海上油田旋转尾管固井技术在定向井上的应用

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摘 要：旋转尾管固井技术能够显著提高尾管固井质量，越来越受到国内固井界的重视。近期，国产旋转尾管固井工具首次在胜利海上油田成功应用。本文介绍了旋转尾管固井技术的成功应用，为以后旋转尾管技术的推广提供了宝贵经验。

关键词： 旋转尾管；固井技术；顶替效率；胜利海上油田

1 概述

尾管固井是一种经济效益较高、注水泥环空阻力较低且有利于改善套管柱轴向设计和再钻进水力条件的固井方法，但一般存在环空水泥环薄、混浆严重、顶替效率低的固井难点[1]。为提高尾管固井质量，国外在20世纪末研制了旋转尾管悬挂器，可实现注水泥和顶替过程中尾管以一定的速度旋转。套管旋转可改变环形空间顶替液体流场，增加周向旋流，改善轴向顶替效率，从而提高固井质量，近年来逐渐地被各大油田推广应用。

2 旋转尾管固井技术优点

有助于尾管的下入到位。在尾管下入过程中，如果遇阻，普通尾管悬挂器不能有任何转动，而旋转尾管悬挂器可以转动管串，这无疑将有助于克服阻力，使尾管顺利下入到位[4]。有助于解决小间隙固井问题。旋转有助于小间隙中套管的下入的顺利。在小间隙井中，通过尾管的旋转，可使水泥浆均匀地分布在尾管周围。有助于防止环空窜流通道的形成。套管在井中是不可能完全居中的。水泥浆一般会尽可能选择通道宽松的一侧流动，空间小的一侧往往有泥浆滞留，既顶替效率差， 形成窜流通道。而当套管进行旋转时，套管周边均会有水泥浆通过，所以可避免窜流通道的形成。旋转尾管并结合循环冲洗，有利冲洗井壁上的泥饼。通过旋转套管还可改变环形空间顶替液体流场，增加周向旋流，改善轴向顶替效率，使水泥浆均匀分布在套管周围，提高顶替效率，提高一、二界面固井质量。

3 旋转尾管固井施工主要难点

海上生产组织和应急措施受限，首次旋转尾管固井，可借鉴经验少，担心室内试验和实际情况有差别，影响本井的完井进度、带来昂贵的平台日费损失.受套管货源影响，本井采用LTC扣型套管，给现场旋转扭矩控制带来困难。现场计算安全旋转扭矩较复杂，需根据通井到底时和起钻到悬挂器两个位置时的转盘扭矩、顶驱扭矩、套管的最佳上扣扭矩和回转的扭矩等来综合考虑。

对于大部分的钻机来言，顶驱扭矩有直观的扭矩表，而转盘的扭矩大部分是靠电流和司钻的经验来推断。悬挂器回接筒长2.4m（最大外径207mm）和Ф244.5mm上层技术套管（内径222.4mm）间隙仅7.7mm，座挂后过流面积小，施工泵压高。尾管长度503.16m，在钻井液中浮重仅有12t，判断丢手较困难。

4 现场应用

某勘探开发定向井，井深2426.5m，裸眼段长318.75m，平均井径235mm，最大井斜24.4°，最大井斜位置2113.96m，悬挂器位置1924.86-1922.19m，与上层技术套管重叠184.41m，尾管长度503.16m。本井自上而下共钻遇平原组，垂直深度350m；明化镇组，垂直深度1220m；馆上段，垂直深度1700m；馆下段，垂直深度2000m；东营组，垂直深度2230m；完钻层位中生界（未穿），垂直深度2280m。采用尾管完井方式，管柱组合为：Ф139.7mm引鞋+Ф139.7mm套管一根+Ф139.7mm浮箍一只+Ф139.7mm套管一根+Ф139.7mm浮箍一只+Ф139.7mm套管一根+碰压球座+Ф139.7mm套管串+Ф244.5mm×Ф139.7mm大陆架旋转液压尾管悬挂器+Ф127mm放送钻杆+大陆架旋转水泥头。采用零自由水、低失水、微膨胀、高分散水泥浆体系。水泥浆配方为：G级油井水泥+0.8% S902+ 0.3% SUS+3%SPZ-1+0.2%SWZQ-1+0.2% SWX-1。水泥浆性能要求：密度1.90g/cm3，API失水20ml/30min*6.9MPa，稠化时间175min， 24h抗压强度17MPa。

提前做好旋转尾管悬挂器、入井管串及配套工具附件的检查工作。所有下井钻杆及套管必须严格用通径规通径。下尾管前，认真通井，在下钻至悬挂和井底两个位置时，多次模拟测定转盘和顶驱在不同转速下的扭矩和电流值，确定施工允许旋转的最大电流及旋转扭矩。严格控制下尾管速度，尾管悬挂器的操作严格按照程序要求来进行。严格按要求灌泥浆，全井设计加入螺旋树脂刚性扶正器18只。本井尾管串下入正常，尾管串下到井底后，测得上提悬重为110t，下放悬重86t；开泵排量0.3 m3/min，循环压力2MPa；试旋转扭矩10kNm，转速为16r/min（循环泥浆期间每间隔4分钟旋转5圈）；座挂压力11MPa，丢手压力15MPa，球座憋通压力20Mpa注前置液6m3、水泥浆17.8m3，水泥浆最高密度1.90 g/cm3，最低1.85 g/cm3，平均1.87 g/cm3；替浆21.9m3；碰压18MPa正常；循环出水泥浆浆约4 m3。本井累计旋转尾管时间31min，替浆期间以10-20rpm速度不间断旋转尾管，施工过程中的最大扭矩为18kNm，实际旋转扭矩控制在计算的最大扭矩以内。侯凝24h进行CBL/VDL测井，仪器一次到底。CBL曲线幅度

5 结 论

（1）旋转尾管固井技术的成功应用，显著提高了尾管固井质量，是胜利海上在尾管固井技术上的新突破。（2）固井实践表明，国产旋转尾管悬挂器性能可靠，通过几年的努力已经取得了阶段性成果，在可靠性和适应性方面需要进一步的验证。（3）受LTC扣型套管扭矩的影响，允许旋转的安全扭矩低，若更换为其他VAM、TM、NSCC等气密套管，能承受较大扭矩，可增大安全旋转扭矩，在井斜较大、尾管段较长的深井中可以采用旋转悬挂器。（4）此次旋转尾管固井的成功，对以后的尾管固井起到重要的指导作用，具有推广价值。

参考文献：

[1 ] 孙厚彦.国内大陆首次旋转固井在YK10井的应用.西部探矿工程