连续反循环套铣新工艺技术

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摘 要：渤海油田油气井主要为定向井，且井斜较大，这给油气井大修作业带来了严峻的挑战。针对传统套铣作业过程中，接单根前需停泵，环空沉砂易造成套铣管柱砂卡事故，且影响套铣时效，本文提出了一种连续反循环套铣新工艺技术。该技术通过连续反循环阀、旋塞等装置，不仅实现了不停泵连续反循环套铣的功能；而且有效地降低了井下二次事故的发生，减小了了套铣作业施工的风险，提高了套铣的效率，节约了作业的成本。同时，该套工艺技术经过现场的应用，具有装置简单，实用性强，在渤海油田具有很好的应用价值。

关键词：修井；连续反循环套铣；反循环阀；新工艺

技术背景

在渤海油田的大修作业中，打捞防砂管柱前对防砂管柱进行套铣是至关重要的环节。其套铣的方法就是将套铣管柱下到落鱼管柱鱼顶以上几米后，连接方钻杆及水龙头，开泵冲洗鱼顶，建立循环后开转盘套铣，套铣完一个单根后，充分循环干净，起钻，停转盘、停泵，拆水龙头及方钻杆，接单根，再开泵、开转盘套铣。这样，一根接一根地向下套铣，直到套铣到目的深度，并充分清理筛盲管及套管环空的砂子及碎屑等。这种施工方法仍在渤海油田修井作业中广泛使用，其优点是操作简单，成本低。但这种传统的套铣方法却有其致命的缺点，一是在接单根前需要充分循环，至少一个循环周，影响时效；二是在接单根时需要停泵，停泵时套铣液向上携带的井底砂子会下积，沉砂会形成砂桥，严重时会造成卡钻事故[1]；三是如果遇到漏失大、出砂严重的井，在停泵接单根过程中，因大漏失而造成液面降低，导致液柱压力低于地层压力，加剧油井出砂，增加作业难度。这种套铣方式在油田常规井中应用时，经常会发生卡钻事故，特别是对于渤海油田井斜较大的定向井时，在开泵过程中，排量小都会沉砂，砂子在下井壁形成砂桥，严重时造成卡钻，所以常规的套铣方法已经不能应用于这些特殊井的套铣作业中。为了解决这个难题，我们提出了一种连续反循环套铣新工艺，有效解决了在套铣过程中停泵的问题，使渤海油田大斜度定向井的套铣施工成为可能.并且避免了沉砂卡钻事故的发生。

一、连续反循环阀

循环阀接头由中心水眼座、卡簧、弹簧、密封胶圈、顶阀、弹簧座组成；其工作原理套铣时连接在旋塞下面。正常套铣时反循环阀靠弹簧弹力使顶阀自动关闭，液流从管柱内通过；当需要接单根时，先将可旋转插接管与反循环阀连接（丝扣连接），因带有旋转接头，因此可实现旋转上扣作业；在上扣过程中，顶杆将顶阀逐渐顶开，当丝扣上紧时，顶阀完全打开，反循环阀即处于完全打开状态。此时关闭旋塞阀，则液流全部进入了连接管。

二、连续反循环套铣工艺原理

针对渤海一些老油田，平台泥浆泵能力不足，为提高套铣的效率，故采用反循环套铣。连续反循环套铣工艺技术的思路是实现套铣液的闭路循环，同时套铣液连续不断地泵入套铣管柱。其工艺技术核心是如何实现对套铣液液路的控制[2]。

该套铣管柱下到指定位置时，开泵循环。套铣液由泥浆泵泵出，经钻井四通进入井筒环形空间，进入套铣鞋、套铣筒、钻杆、反循环阀、旋塞、方钻杆、水龙头，然后套铣液流到沉砂池经固相处理后重新进入泥浆泵，实现闭路循环的目的。当套铣完一根接单根时，不停泵，起钻至反循环位置，连接反循环阀至沉砂池的管线；关闭旋塞1#，返出液经反循环阀1#回沉砂池，拆方钻杆及水龙头；接钻杆单根，加反循环阀2#及旋塞2#；接方钻杆及水龙头，打开1#及2#旋塞；拆除反循环阀1#管线，反循环阀1#关闭，继续下钻套铣[3-4]。

这种连续反循环套铣新工艺施工操作简单，安全可靠。

三、作业时反循环套铣管柱组合（如下图所示）：

四、连续反循环套铣管柱组合（从下至上）：

套铣鞋+套铣管+套铣上接头+安全接头+3-1/2"钻杆+变扣+4-3/4"震击器+变扣+3-1/2"钻杆+反循环阀1#+旋塞+反循环阀3#+旋塞+反循环阀3#+旋塞+……方钻杆+水龙头。

图一正常反循环套铣工艺流程示意图

图二连续反循环套铣工艺流程示意图

五、套铣具体施工步骤：

正常反循环套铣时流程（图2）：

确认旋塞处于打开位置，启泥浆泵，反循环套铣，循环池内套铣液经泥浆泵泵至钻井四通到套管环空，携带砂子、碎屑等井下落物经3-1/2"钻杆、反循环阀1#、旋塞、水龙头回沉砂池；

不停泵接单根流程（图3）：

（二）当返出口干净后准备接单根继续套铣，不停泵保持泥浆泵继续工作；

（三）上提管柱，将反循环阀1#提至钻台面半米左右（便于接反循环阀管线及拆方钻杆），连接反循环阀至沉砂池的管线；

（四）关闭旋塞1#，返出液经反循环阀1#回沉砂池，拆方钻杆及水龙头；

（五）接钻杆单根，加反循环阀2#及旋塞2#；

（六）接方钻杆及水龙头，打开1#及2#旋塞；

（七）拆除反循环阀1#管线，反循环阀1#关闭，继续下钻套铣；

（八）重复步骤1～6，即可实现不停泵联系反循环套铣作业。

六、时效分析

单根套铣到位后，为了将井底砂粒及其它碎屑充分携带至地面，通常需继续循环1.5个循环周，循环时间为（已套铣深度3000m，泥浆泵排量15m3/h，3-1/2"钻杆为例）

t=1.5× H×F截面积/ Q实际

= 1.5×（3000×3.14×（62.9×10-3/2）2）/ 15

=0.93hr

以套铣100m为例，需接5根单根，如果利用此反循环阀实现不停泵套铣，每次单根套铣到位后无需继续循环，直接起钻，连接钻杆单根、反循环阀及旋塞，总共节约的时间应为3.7小时（0.93hr×4）。

七、结论

连续反循环套铣工艺是具有省时明显、工具简便、安全实用的特点，能很好地解决大斜度定向井及其他特殊井套铣施工时沉砂卡钻问题。主要通过反循环阀、旋塞等工具配合修井机和泥浆泵，在不需停泵的情况下，使接单根、起下钻期间连续套铣成为可能。同时，该工艺技术的研究，也能应用于油井连续反循环冲砂。

参考文献

[1] 宋彦武. 连续冲砂工艺技术的开发与应用[J]. 石油机械， 2005， 32（8）： 40-42.

[2] 梁海波， 陈永恒， 赵金洲. 分支水平井连续冲砂工艺技术研究[J]. 西南石油大学学报（自然科学版）， 2009， 31（3）： 107-109.