关于免钻固井技术及其应用分析

邹云

摘 要：在钻井过程中，固井是一项重要的技术过程，同时也是一大难点。随着固井技术在更多的领域内应用，钻井技术体现出了一定的问题。在天然气、煤层气与地热井资源的开发中，对于环境保护的要求越来越高，这就给深层能源的开发提出了巨大的挑战。随着固井技术的不断发展，一种新型的免钻技术开始进行尝试应用。文章通过对传统的固井技术进行问题分析，提出免钻固井技术，并对应用案例进行描述，发现该技术能够切实提高固井效率，大大降低钻井成本。

关键词：固井；钻井；环境；能源；石油

引言

能源开采一直是我国经济发展的基础产业，发挥着巨大的作用。随着科技的不断发展，在能源开采领域不断对传统的技术进行更新改善，很多优秀的技术已经被试验、探索、应用于钻井行业，使工作效率得到巨大的提高。随着近年来国家对于能源开采过程中的浪费、污染以及效率低的问题进行关注，要求进行产业结构调整，不断提高效能，充分发挥能源作用，避免浪费。在油田钻井中，固井是一项重要的过程，它对于钻井的提速有着直接的影响。而免钻固井技术则是在传统的技术上进行的改造升级。传统技术中分级箍完井与筛管完井后必须要下小钻杆来通井，对分级箍磨掉的过程浪费了大量的时间。在免钻固井技术中，开发出了免钻分级箍与免钻盲板等工具，结合现场的实际情况，制定出严格的配套技术与工艺设备，提高了效率，降低了钻井成本，应用范围将进一步推广。

1 传统固井技术存在的问题分析

1.1 传统固井技术

随着现代油田勘探开发要求的不断提高，传统的完井方式难以满足需求，提高工艺时效已经成为必然的趋势。近年来主要常用的技术有筛管顶部固井技术与分级固井技术。筛管顶部注水泥固井工艺是在裸眼井段下入筛管，将顶部套管注入水泥固井，从而保证不污染封固段以下的产层，从而实现增产。[1]筛管顶部固井技术适合应用于全井下套管，同时对尾管也适用。筛管顶部固井技术的特点是能以筛管工艺完井，水泥浆不会对油气层造成污染，同时能够有效封固产层以上的地层，保证产层与上部油气层有效隔离，提高筛管完井的使用寿命。

分组固井技术则是把通过地面控制打开与关闭的工具串连于套管中的一定位置，在固井时使注水泥作业分两次完成，特殊工具称为分组注水泥器，也叫分级箍，可分为机械式、压差式、机械压差双作用式三种[2]。

1.2 传统固井技术存在的问题

筛管工艺可以有效保护油气层，但后期需要下小的钻杆，耗费钻井周期。而分级固井技术则存在着安全性的问题，同时也增加了钻井的周期。分级注水泥器可靠性较低，限制了分级注水泥供给技术的发展，并不能够适应优质快速钻井的发展需求。

2 免钻固井技术

免钻分级箍主要是由一级胶塞、二级胶塞、分级箍本体、碰压座与重力塞组成。本体上主要由上接头、重力胶塞、关闭套、下滑套等构成，通过固井施工结束后井口憋压，剪断关闭套销钉使其直接落入井底。这种结构特点在打开与关闭时相对运动的零件材质相同，温度很高时也不会影响到其相对运动间隙，所以适用范围更广。[3]防转销钉与防转挡块同时对关闭套、关闭塞座进行控制，在扫塞过程中，销钉固定住关闭套与本体之间，使关闭套不会发生转动，避免密封失效问题。防转挡块可以防止钻塞中的转动，同时也可以预防循环孔出现提前关闭的现象。在试压过程中，可以检测到每个密封圈的质量，或是否失效。塞座可以对传统的双级注水泥器下滑套与挡块两个零件，实现动作极大节省时间；双级箍内设防退机构防止循环孔关闭不严。

免钻盲板按照设计的位置装入到管串中，下到井底，在施工后，利用憋压的方式，当压力大到一定程度时，盲板薄片破碎落入到井底，而通径与密封均达到了设计值，免钻盲板通过上接头、下接头、密封、盲板组件等构成，免钻盲板在尾管悬挂器以下，避免安装在割缝管段[4]。在盲板下到井后，两根套管要及时填充泥浆，当每下二百米时，再一次灌泥浆，避免内外压差过大造成盲板损坏问题，在下放时，注意控制速度，避免井下压力瞬间变动造成盲板提前释放。

3 免钻固井技术应用分析

3.1 红南免钻固井

免钻固井技术在某地区共使用25次，成功率为75%，而在对工艺进行改进、设备进行更新后，成功率达到了100%，效果十分好。某5#井是红南地区一口开发井，钻井深度达到3000米，由于这一地区的地层承载压力能力相对较为薄弱，地层压力系统为1.07g/cm3，普遍存在着井下漏失的情况。针对该井目前的实际情况，采用免钻分级注水泥技术，在一级施工后，对回流程检查，发现良好，投入重力塞，在50分钟后水泥车憋压5.5MPa，顺利实现了开孔建立循环，在两个小时后开始进行二级施工，二级施工后憋稳压，完成后对回流情况进行检查，发现无异常后施工结束。免钻分级固井比传统的分级固井节省成本近8万元，比低密度长封固井节约更高达近30万元，效果非常良好[5]。

3.2 延长气田中免钻分级固井技术应用分析

延长气田地质属于盆地斜坡，属于典型的低压易漏地层，地层压力波动大，十分敏感，钻固井过程中容易发生漏失的问题。多套气层分布，气层段最长可以达到600多米，地层差异性大。为了提高钻井效率，控制完井成本，要缩短建井的周期，在对免钻式分级箍调研后，决定使用该技术，可以有效避免常规双级固井需要钻除分级箍内套以及水泥塞的施工作业风险。在对分级箍进行选择时，根据套管串最大的壁厚套管、扣型等选择型号，确保套管不会对分级箍内套的下落产生影响。本体材料为35GrMo，具有一定的防腐性能。[6]工具内套内径为121mm，脱落后满足井下通井工具要求。分级箍安放位置选择在地层稳定、岩性状况良好的井段，最大井斜不超过30°，避免对脱落物的滑落造成影响。

在延长气田施工中的压力控制环节中，二级替浆碰压前要适当减少排量降低井口的压力，以实现平衡碰压。在碰压时，连续加压，压力值P关闭=P静压差+P关闭销钉。继续加压，一直到脱落压力P脱落=P静压差+P脱落销钉，压力达到近25MPa。

2012年，现象对免钻分级固井技术应用案例20口，成功率达到100%，免钻成功率为90%，在实施中已经掌握了免钻分级箍固井技术[7]。

通过免钻分级箍固井技术的应用，经济效益十分明显。钻井队周期缩短2天，节约费用14万元/口，而使用免钻分级箍固井技术多开支4.5万元，全年节约成本161.2万元。

4 结束语

通过免钻分级固井技术应用，很好地解决了传统的固井技术存在着问题与缺陷，效果非常明显，实现科学提速、降本增效的目的，在应用过程中，要不断深入研究，提高一次成功率，确保分级固井技术成熟发展，建立严格的施工规程，提高固井质量。

参考文献

[1]杨海波，余金陵，魏新芳，等.水平井免钻塞筛管顶部注水泥完井技术[J].石油钻采工艺，2011，03：28-30.

[2]张轩.免钻固井技术的研究与应用[J].中国石油和化工标准与质量，2011（07）：123+111.

[3]田启忠，彭汉修，刘建新，等. 免钻塞分级注水泥完井管柱[J].石油機械，2011，11：44-46+89.

[4]朱延梅，王延东，惠彩胜.免钻分级固井技术在延长气田的应用[J].华章，2013（04）：323+326.

[5]石秉忠.新型钻井固井一体化工作液技术研究[D].中国石油大学，2009.

[6]王楚峰，王瑞和，王成文.煤层气井固井技术现状与展望[A].中国煤炭学会煤层气专业委员会、中国石油学会石油地质专业委员会、煤气层产业技术创新战略联盟，2013：5.

[7]杨智光.固井封固理论与应用技术[D].大庆石油学院，2007.