套管锻铣工艺在大港油田的应用

2014-12-01 07:55吴墨染饶开波董超刘彬
长江大学学报(自科版) 2014年32期
关键词:泵压铁屑铣刀

吴墨染,饶开波董超,刘彬

( 中石油渤海钻探工程有限公司第一钻井工程分公司,天津300280)

套管锻铣工艺是采用套管锻铣工具将套管从预计位置截断,然后将套管锻铣一节(一般5~20m)的技术,其目的是为了在侧钻过程中进行套管开窗,即依据设计要求在套管内某位置开一窗口或铣掉一段套管,侧向钻出一个新的井眼,最终实现重新完井[1]。大港油田中8-68-2井所在井区板Ⅲ油层发育较好,为有效开发剩余油藏,利用DPX-210锻铣工具对该井进行套管锻铣,以便向井口西南600m方向进行侧钻。下面,笔者以中8-68-2井为例,对套管锻铣工艺在大港油田的应用情况进行了探讨。

1 套管锻铣工艺

1.1 锻铣工具

在中8-68-2井现场施工中使用DPX-210锻铣工具,其主要由上接头、调压总成、活塞总成、弹簧、本体、刀片总成、限位扶正套和下扶正短节等部件组成,其工作原理如下[2]:当套管锻铣器下放到预定位置时,先启动转盘后开泵,此时泥浆流经活塞上的喷嘴产生压力并推动活塞下行,进而推动锻铣刀片外张,最终切割套管。当套管切断后,锻铣刀片(简称铣刀)逐渐外张并达到最大限定位置,此时可加压进行套管锻铣施工。施工完成后,活塞在复位弹簧的作用下复位,铣刀靠自重和外力收回到刀槽内,最后停转盘并进行起钻作业。铣刀正常工作状态图如图1所示。

DPX-210锻铣工具主要具有以下特点:①铣刀由硬质合金制成,其使用寿命较长且易于更换;②采用水力活塞结构,其可靠性高;③设计有调压杆,这样容易判断套管是否切断;④采用有限位扶正套和下扶正短节,保证工作状态平稳,能有效延长铣刀使用寿命,正确引导工具下行并提高锻铣速度。

图1 铣刀正常工作状态图

1.2 施工工序

套管锻铣之前需按要求试压,做好通井刮削、斜向器方位调整等前期准备工作,具体施工步骤如下:①井控准备。按要求安装井控设备,更换井口和钻井新四通,并安装好防喷器。②通井。下入∅215.9mm钻头通井至1860m(水泥塞顶面附近),对套管壁进行反复刮削,确保套管壁干净。③试压。注清水对井筒试压15MPa,30min压降≤0.5MPa为合格;试压达到要求后进行井眼准备工作。④下斜向器。将斜向器下至侧钻点位置,利用电测陀螺对准所需的方位后座挂斜向器,起出钻杆。⑤锻铣。下入开窗工具,对1830~1860m段套管进行锻铣作业。开窗完成后,利用铣锥对窗口反复进行修整,确保窗口满足下一步施工要求。

2 现场应用

2.1 基本概况

大港油田中8-68-2井于2008年9月10日完钻,完钻井深2866m,井型为三开定向井,油田井下作业队打水泥塞位置1859m。该井井身结构如下:∅339.7mm表层套管×150.96m+ ∅244.5mm技术套管×2074.57m+ ∅139.7mm油层套管×2862.48m。设计侧钻位置1857m,该位置井斜为18.32°,该段技术套管外径244.5mm,钢级为N80,壁厚为11.05mm。设计锻铣位置为1830~1860m,锻铣长度30m。为防止锻铣铁屑沉积过多后影响侧钻,决定将锻铣位置移至1794~1824m,预留30m口袋。

2.2 套管锻铣工艺的实施

第1趟钻的钻具组合为∅210锻铣工具×0.86m+631/410×0.3m+411/4A10×0.91m+ ∅158mm钻铤×53.78m+4A11/410×1.16m+ ∅127mm加重×139.27m+∅127mm钻杆,锻铣井段为1794~1802m,纯钻井时间30h。下钻至预定位置1794m,小排量开泵切割套管,转盘无明显憋跳现象。套管割断时,转盘扭矩突然变化较大,转盘憋跳现象较严重;套管割断后,转盘扭矩趋于平稳,泵压下降至8MPa,证明套管已经完全割断,铣刀已经完全张开[3]。锻铣工艺施工参数表如表1所示。

表1 锻铣工艺施工参数表

第2趟钻的钻具组合为∅210mm锻铣工具×0.86m+631/410×0.3m+411/4A10×0.91m+∅158mm钻铤×53.78m+4A11/410×1.16m+ ∅127mm加重×139.27m+∅127mm钻杆。自1801m继续锻铣至1815m,纯锻铣时间20h。因第1趟锻铣后期刀片磨损的原因,造成锻铣井眼尺寸小于井眼直径∅310mm,为保证下一步正常作业,需进行扩眼工作。扩眼前期,钻压泵压正常,铣刀使用正常。铣刀使用一半后,因锻铣工具内部活塞犯卡,导致泵压无法满足活塞继续下行,使得铣刀张开不完全,这会导致造成铣刀使用寿命和使用效率大幅度降低。

第3趟钻的钻具组合为∅210锻铣工具×0.86m+631/520×0.3m+521/410×0.91m+411/4A10×0.91m+∅158mm钻铤×53.78m+4A11/410×1.16m+∅127mm加重×139.27m+∅127mm钻杆。自1815m继续锻铣至1824m的预定深度,纯锻铣时间10h。当锻铣至井深1820m时,泵压突然下降2MPa,其原因是调压杆断裂造成泵压下降,但上述情况并不影响锻铣施工正常作业[4]。

经过套管锻铣施工,通井后打水泥塞至1670m,候凝24h后,下入常规钻具修整塞面至上窗口1794m,下入1.5°螺杆配合MWD仪器成功定向侧钻。套管锻铣工艺在中8-68-2井的成功实施,表明该工艺技术可以为大港油田同类井侧钻施工提供重要参考。

3 施工注意事项

1)保证泵压稳定。施工中一旦发现泵压上涨超过1MPa,必须停止锻铣作业,在锻铣上窗口和下窗口之间循环活动钻具。当加压过大或溜、顿钻情况发生时,要立即上提钻具,防止铣刀损坏造成起钻。

2)当需要活动钻具时,应停泵后先上提钻具,转动转盘5~10min,这样有利于收回铣刀和下放钻具。

3)应保证泥浆性能满足携带铁屑要求,确保锻铣产生的铁屑能够携带至地面,防止因铁屑堆积于上窗口而造成卡钻事故。此外,作业过程中钻速突然加快时,要减小钻压保持匀速钻进,否则容易因铁屑太多而造成环空不畅,进而造成卡钻事故。若发生卡钻事故,不可硬提狠拔,以免损坏刀片,应采用先锻铣后上下活动钻具再用倒划眼的方法解卡,慢慢将工具提出窗口。

4)判断锻铣效果的一个重要指标是锻铣返出的铁屑形状及大小[5](见图2)。图2中①为锻铣套管接箍时产生的铁屑;②为加压较大时铣刀切割深度较大产生的铁屑,此时若铁屑变成团状,应立即循环并减小钻压进行作业;③为正常锻铣时产生条状或较小片状的铁屑,说明钻压较合适。

5)起钻完后应对铣刀磨损情况进行分析,借此判断井下套管锻铣情况:①若刀具磨成 “钩子”形状,说明工具正在进行有效锻铣,不需更换刀片;②若刀具磨成 “锥形”,说明施工中加压过大造成铣刀磨损严重,此时应更换刀片。

图2 锻铣返出的铁屑照片

[1]杨凤春,许军富.套管锻铣技术 [J].油气田地面工程,2004,23(4):61-63.

[2]吴敬涛,王振光,都振川.定向井开窗侧钻水平井的实践与认识 [J].石油钻探技术,1997,25(1):1-3.

[3]崔延召,崔香明,李涛 .S90CX井锻铣开窗技术 [J].西部探矿工程,2013(7):83-85.

[4]李益平.塔河油田TK665CH井卡拉沙依组锻铣侧钻水平井技术 [J].探矿工程(岩土钻掘工程),2012,39(4):31-34,38.

[5]崔龙连,汪海阁,葛云华,等.新型径向钻井技术 [J].石油钻采工艺,2008,30(6):29-33.

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