钻顶塞工艺在油田的应用

摘要：文留油田属于多断块、多层系开发的油田，随着地层压力的降低，注采比失调。20世纪初以来，采油厂开始把多年前封掉的油水井重新恢复注采，钻顶塞施工工艺应运而生。由于前几年没有合适的防顶钻、防井喷工艺、工具，在钻穿灰塞时容易发生事故。因此，必须开发、引进适合文留油田钻顶塞工艺的配套技术，调整施工方案，改善施工工艺。

关键词：钻顶塞；断块油田；井喷；高压低渗透油气层；防喷；防顶

中图分类号：TE245 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）29-0042-02

1 顶塞的概念

图1 顶塞示意图

20世纪90年代国际油价低迷，对于那些日产油量较低、注采比失调的部分井采取了长期关井的办法，在这些长期关井的开采层上、水泥返高以下打水泥，同时为防止落物在离井口30～100m处注一段水泥塞，这个水泥塞即为顶塞。随着国际油价的上涨，长时间关闭使得这些井的注采比得到了平衡，经分析后又要对这些井重新利用，由于一些井下部灰塞不密封，在顶塞下部形成高压油气区，导致在钻开顶塞时易发生井喷或顶钻事故。

2 钻顶塞工艺

2.1 传统钻顶塞工艺

以往采用钻顶塞方法是：套管密封形式是套管四通+防喷器+转盘，用150型通井机链条带动转盘施工，套管两侧接放喷管线。传统钻顶塞的缺点：只能短时间内喷、防顶，很难解决防喷、防顶现象的发生，同时施工中管柱轻，无法进行增加钻压。

2.2 钻顶塞工艺的改造

如何在传统的钻塞工艺基础上来解决防顶钻现象的发生，经过多次的施工我们总结出来需在以下方面进行改进：

2.2.1 改进钻塞管柱结构，淘汰传统机械式钻盘采用三牙轮钻头+螺杆钻+钻铤的管柱，为下步防顶措施的制定奠定了基础。我们现在可以改用顶驱钻塞，顶部驱动钻井系统与管柱排放器联合使用，这样发生井喷和传统钻塞比，不用把方钻杆起出来再关闭防喷器，可以直接关闭防喷器封闭油套空间，争取时间防止井喷。

2.2.2 改进完善了防顶措施，采取“三级防顶”，三级保险很好地解决了顶钻事故的发生。

一级防顶：在封井器上部安装防顶卡盘，它的额定拉力50吨，施工中油管只能下行，不能上移，油管如果发生顶钻现象，卡瓦将紧紧锁住油管，起到防顶作用。

二级防顶：在防顶卡盘上部安装防顶法兰，防顶法兰可以使油管节箍不能通过，起到防顶作用。

三级防顶：在防顶法兰上部安置羊角吊卡，羊角吊卡锁住油管本体，处于关闭状态，并用7/8"钢丝绳穿过羊角吊卡分死角用地锚固定住，油管节箍不能通过羊角吊卡，起到防顶作用。

2.2.3 三项防喷措施。

第一项防喷措施：井口四通上安装好液压封井器，在发生井喷现象时，能用远程控制，迅速关井，防止井喷失控。

第二项防喷措施：钻塞管柱最上部一根油管接好上下旋塞，在发生井喷现象时，使管柱在任何位置都能关闭旋塞，实现内防喷。

第三项防喷措施：套管接好压井、防喷管线，油管接好放喷管线，在发生井喷现象时，能同时放喷及时降低油套环空压力，防止井喷的发生。并且根据需要，能随时进行正压井、反压井，油管放喷及套管放喷施工，起到防喷作用。

2.3 工艺步骤

施工基本步骤：

2.3.1 施工准备：（1）安装KY65-35型井口装置，并试压35MPa合格；（2）安装2FZ18-35液压防喷器，在套管两边上安装压井、放喷管线，并对防喷器及压井放喷管线试压35MPa合格；（3）用一把抓清理井桶的砖石等杂物至会面后起出管柱；（4）下三牙轮钻头+螺杆钻+钻挺的钻塞管柱至灰面，在连接水龙头的油管上安装上下油管旋塞，并依次安装好防顶卡盘、防顶法兰、养角吊卡，并将防顶卡瓦+羊角吊卡固定在离井口0.5～1m高的管柱上，通井机拉紧钢丝绳给管柱施加压力，完成房顶装置；（5）安装连接地面流程，在地面先将安装油管旋塞的水龙头与油管、水龙头连接，水泥车与水龙带之间用2根油管连接，中间接高压三通和2个闸门并接出油管放喷管线，水泥车出口处串接地面过滤器，并对水龙带及管线试压20MPa合格。

2.3.2 开泵循环正常后慢慢下放钻具，排量控制在400～500L/min之间。同时启动通井机，缓慢拉紧钢丝绳，加压30～40kN，并与钻具同步下放、当管柱接箍下行到下部羊角吊卡时，将羊角吊卡上移至接箍上部，并将防顶法兰松开，待接箍通过防顶卡盘后，在将防顶法兰合住，并将固定羊角吊卡的钢丝绳拉紧。钻塞全过程防顶卡盘要处于锁紧状态。

2.3.3 施工中，防顶卡瓦和羊角吊卡交替上移0.5～1m，每钻进3～5m后，同时进行以下操作：（1）通井机缓慢回放钢丝绳；（2）缓慢上提油管，上提速度略小于钢丝绳回放速度。提出油管3～5m，观察钻柱是否有上顶现象。若无上顶现象，划眼后继续钻进。若有上顶现象，通井机拉紧钢丝绳进行循环洗井、减压至正常后，繼续钻进。

2.3.4 重复步骤2与步骤3直至钻透灰塞。

2.3.5 洗井，大排量洗井2周、洗井液量为井筒容积1.5～2倍。

3 安全技术要点

（1）施工前查清井况井史资料，进行技术交底，每个施工人员清楚施工步骤及方法。

（2）整个施工过程由专人负责统一指挥，分工

明确。

（3）进入井场施工车辆必须配戴防火罩，泥浆泵车、罐车停在距井口20m以外，处于上风口。泥浆泵车出口接2根N80Φ73mm油管并连接35MPa高压三通，三通出口接250型闸门，闸门外接出放喷管线，并用地锚固定。压井、防喷管线必须用地锚固定。

（4）防顶卡盘施工全过程处于锁紧状态。

（5）压井、防喷、循环、管线水龙带使用前要进行试压，拴保险绳，循环管线无刺漏，工作压力低于水龙带安全工作压力。

（6）钻压不能过大，控制在30～50kN，防止泵、钻柱反转。

（7）除井口操作人员外，其余人员远离井口25m

以外。

（8）接换单根时，要彻底循环洗井，确认进出口排量一致后，方可卸卡瓦。安装防顶卡瓦时，施工人员注意卡瓦牙受力方向。

4 结语

通过该工艺应用不仅仅可以解决传统工艺不能解决的反加压问题，还可以由通井机根据灰塞的软硬程度任意调整吨位。由于该工艺采用了“三级防顶措施”和“三项防喷措施”，解决了顶钻井喷的发生。当顶钻时，防顶卡盘、卡瓦、钢丝绳同时工作，不存在冒险作业，增加了安全系数。在2006年施工的14口钻顶塞扶躺井中有6口井发生顶钻、8口井发生井喷现象，由于应用了这项工艺，有效地控制了钻顶塞机及井喷事故的发生，提高了文东油田的开发水平，还为内部钻顶塞工艺的发展提供了技术支持，为我局钻顶塞工艺技术进步作出了巨大贡献。但该措施还存在防顶措施繁琐、钻压不易控制等情况，换单根时，卡瓦牙块在作业过程中易失效等，存在着一定的风险，还需要我们在今后的工作中进一步地总结经验，及时改进工艺水平。

参考文献

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[2] 蔡光学.油藏开发与综合管理[M].北京：中国科学技术出版社，2001.

[3] 王排营.油水井钻顶塞工艺技术改进[J].安全、健康和环境，2006，（11）.

[4] H.B.Bradleg.石油工程手册[M].北京：石油工业出版社，1992.

作者简介：卢艳军（1976-），男，供职于河南省濮阳市中原油田采油五厂井下作业大队五联队，研究方向：井下作业工艺。