Centek新型整体式弹性扶正器在长宁区块的应用

肖新宇, 李文哲, 文乾彬, 朱 军, 徐兴海, 蒲 磊

(1洲际海峡能源科技有限公司 2四川长宁天然气开发有限责任公司 3成都维泰油气能源技术有限公司 4四川宝石花鑫盛油气运营管理有限公司)

长宁页岩气采用平台丛式水平井+大型体积压裂开发模式，水平井巷道间距300～400 m，水平段长度1 200～2 800 m[1]。三维井眼轨迹复杂，页岩储层微裂缝和弱层里面发育，井漏频繁，井眼缩径垮塌严重，该区块约80%～90%水平井套管下入困难，固井质量优质率低，严重影响后期储层压裂改造效果。针对长宁区块长水平段固井难题，通过对比分析各种类型扶正器优缺点，优选出性能优异的Centek整体式弹性扶正器，现场试验表明，该扶正器对复杂地层长水平段固井具有较好适应性，能有效降低套管下入风险，提高套管柱居中度，确保固井质量。

一、套管扶正器优选

水平井、大位移井固井施工过程中，常使用套管扶正器来减少套管偏心度，提高固井顶替效率，保证固井质量；同时也能减少下套管过程中套管粘卡，降低套管下入风险[2-3]。目前常用扶正器主要有两类：弹性扶正器、刚性扶正器。刚性扶正器具有低启动力和低下入力特点，对于井眼较规则水平井有较好适应性，但对于井身质量差，轨迹复杂的长段水平井，随着刚性扶正器安装数量增加，套管刚性和下入摩阻增大，导致套管下入困难。弹性扶正器具有较大变形和回复力特点，不仅能确保套管居中度，而且对变径率较大井段具有良好通过性，降低了套管下入摩擦阻力，提高套管与井壁之间环空水泥固结均匀度，从而改善固井质量，对于复杂地层长段水平井有较好适应性。从不同扶正器性能特点对比可以看出(见表1)，整体式弹性扶正器在降低套管下入摩阻、变径段通过能力、提高环空过流面积以及其耐磨性和可靠性方面均优于其他扶正器。

表1 不同扶正器性能特点对比表

长宁地区页岩储层井壁稳定性差，井眼极不规则，平均井眼扩大率为8.85%，最大达34.32%，给水平段套管下入和提高固井质量带来了巨大挑战。整体式弹性扶正器具有较大的弹性变形量和回复力(见图1)，可提高套管在不规则井段的通过能力，降低套管下入风险；整体式弹性扶正器与套管贴合紧密，保证良好的套管居中度和环空流体通道，同时整体式弹性扶正器无应力薄弱点，其可靠性较其他扶正器更高[4-5]。综合对比来看，整体式弹性扶正器对该区水平井固井具有很好的适应性。

图1 整体式弹性扶正器下入模拟示意图

二、Centek整体式弹性扶正器

1.Centek整体式弹性扶正器简介

Centek整体式弹性扶正器利用整块钢板卷压成型，无分离组件和焊接部件，大幅提高其可靠性，采用弓形双曲线直扶正条设计，实现最大的侧向支撑力(见图2)。

图2 Centek整体式弹性扶正器外观设计图

在制造材料中加入稀有元素硼，通过奥氏体化、淬火、冲洗、烘干、回火五步热处理工艺，全过程精确控制温度，从而提高钢材质中的奥氏体含量，降低弓形弹片脆性，确保足够的结构应力和韧性。

2.性能参数测试

依据GB/T 19831.1-2005《弓形套管扶正器》标准进行相关参数测试，测试结果表明(见表2)，最大启动力和下放力低至0 N，偏离间隙比为67%时复位力达到7 856 N，较API标准提高了1.84倍。

表2 Ø139.7 mm套管扶正器性能参数对比表

在静态条件下测定不同材料整体式弹性扶正器摩阻系数，从测试结果可以看出(见图3)，Centek整体式弹性扶正器摩阻系数为0.15，较其他材质扶正器降低1.4～3.93倍。

图3 摩阻系数测试对比图

将Centek弹性扶正器与其他弹性扶正器进行现场井下磨损测试，从磨损测试结果可以看出(见表3)，同等条件下，Centek弹性扶正器最大外径磨损率为1.8%，较其他扶正器降低72.2%～255.5%，扶正条厚度磨损率为11.6%，较其他扶正器降低174.1%～379.3%。

表3 不同整体式弹性扶正器现场试验磨损情况对比表

三、现场试验

在长宁区块XXH22-7井试验Centek整体式弹性扶正器，该井为三开井身结构，完钻井深4 580 m，Ø244.5 mm技术套管下至1 087 m，水平段井眼尺寸为215.9 mm，水平段长为1 400 m，水平段井斜角为78°～86°，井径扩大率2.26%～22.94%，下入油层套管尺寸为Ø139.7 mm，在2 555～4 580 m井段每10 m套管安放1个Centek整体式弹性扶正器，其最大外径215.9 mm，内径143 mm，总长325 mm，软件模拟水平段套管居中度为77%(见图4)。

图4 XXH22-7套管居中度模拟计算

XXH22-7井下套管全过程无阻卡，实现不旋转方式一次性将套管顺利下至预定井深，利用套管柱下入摩阻模拟计算和实测数据综合分析表明[6-7]，实测套管柱下入最大摩阻系数为0.28(见图5)，下套管速度达到135.8 m/h，全过程耗时29.5 h，与同平台邻井XXH22-6井相比(见表4)，套管下入时间缩短了38.4%，水平段固井质量优质率由85.20%提高至99.19%。由此可见，Centek整体式弹性扶正器大幅提高了套管下入效率，降低了长水平段套管下入风险，确保了固井质量。

图5 XXH22-7实测大钩悬重与计算大钩载荷对比图

表4 同平台邻井下入不同扶正器固井效果对比

四、结论

(1)现场试验表明，使用整体式弹性扶正器套管柱下入摩阻系数较刚性扶正器降低了42.85%，作业时效提高了38.4%，水平段固井质量优质率由85.2%提高至99.19%。

(2)整体式弹性扶正器对井眼不规则长段水平井固井具有较好的适应性，能够提高水平段套管居中度，降低套管柱下入摩阻，是解决复杂地层长段水平井固井难题的重要手段。