树脂旋流扶正器固井实践应用探讨
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[摘 要]树脂旋流扶正器做为刚性扶正器的替代产品，由于其自身结构特点以及优越的物理与化学性能，在提高二界面固井质量，延长油气井使用寿命等方面具有独特优势。本文在分析树脂旋流扶正器结构、特征、性能与机理的基础上，并结合固井施工难点及易发问题，对其在固井施工中的应用应注意的问题进行了探讨，从而为固井施工提供技术参考与借鉴。
中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0231-01
固井质量对于封堵油气水层，防止环空油气水窜，延长油气井使用寿命及后期的酸化压裂开采尤为重要。为提高二界面胶结质量，在选择合适的水泥浆体系的同时，还需要利用扶正器来改善环空水利条件，提高水泥浆顶替效率，改善井眼条件，以提高水泥石胶结质量。本文重点围绕固井施工难点及可能出现的问题，从固井工具出发，优选树脂旋流扶正器来改善固井施工质量，以期为固井施工提供技术参考与借鉴。
1 树脂旋流扶正器结构与特征
1.1 结构
树脂旋流扶正器是一种由高分子树脂材料在模具中经过高温高压一次性一体化铸造而成的固工工具（如图1）。
树脂旋流扶正器由衬套和导叶两部分组成，导叶在衬套四周呈螺旋线排列，导叶之间形成螺旋流道，并且导叶型线为由衬套底部向上扩展的渐开线，其中1为，2为。
1.2 特征
（1）导叶内侧顶部与相邻导叶外侧底部之间的连线与衬套的中心轴线平行；
（2）导叶的导流角为20°至30°；
（3）导叶在衬套表面的高度一致，导叶的内侧面与外侧面的曲度一致；
（4）导叶是4片，呈90°夹角对称均匀分布在衬套周面上；
（5）导叶的两端设置有过渡圆角。
2 树脂旋流扶正器性能分析
树脂旋流扶正器做为刚性扶正器的替代产品，由于其优越的物理性能与化学性能，使其更广泛的应用于各种井型和井下情况中。
2.1 物理性能
在物理性能上，旋流扶正器与其他材质刚性扶正器相比（见表1），具有较高的抗冲击力和屈服强度，使其在使用中不易变形和损坏。同时，它密度低、重量轻，便于搬运和使用，并具有较高的抗高温能力，机械性能可在-40℃―245℃之间保持稳定，而且，其摩擦阻力小，扭矩小，在下套管作业中，可减小下套管阻力。
2.2 化学性能
树脂旋流扶正器的化学性能成惰性，具有抗氧化性和抗腐蚀性且有绝缘性，经过氯化钠（10%）、烧碱（10%）、柴油、硫酸（36%）等腐蚀性液体浸泡，仍可保持良好的机械性能。同时，树脂旋流扶正器的主要材料为树脂，其造价低廉且在生产过程中，不会产生大量废渣、废气和氧化物，因此也更为环保。
3 树脂旋流扶正器作用原理
3.1 形成横向扰流
树脂旋流扶正器具有顺时针螺旋线流道，可改变单一的一维轴向流动顶替方式，形成横向扰流，有利于驱替环空窄间隙死泥浆及附着于井壁的油膜、虚泥饼，从而提高二界面的胶结质量[1]。
3.2 提高套管居中度
由于树脂旋流扶正器具有较高的抗冲击力和较高的屈服强度，承压能力高不易变形的特点，使其在套管串中能够起到刚性扶正的作用，尤其在大位移井中应用效果良好。同时，树脂旋流扶正器可提高套管的居中度，减少由于套管自重造成的偏心环空，减小窜流的发生，并有利于形成紊流顶替，从而提高二界面的胶结质量。
3.3 减少下套管阻力
树脂旋流扶正器较刚性扶正器而言，可减小下套管时套管串的刚性，并且其启动力低、摩擦系数小，从而有效降低下套管时的摩擦阻力，便于下套管作业，由于其导叶和轴线设计成20―30°夹角，在不规则井眼中，井壁可对导叶产生一定的横向分力，可明显减小套管串的遇阻冲击力。
4 树脂旋流扶正器应用
针对大位移井固井施工难点及问题，可以优选树脂旋流扶正器，充分利用其良好的结构性能，以及易形成横向扰流、利于提高套管居中度和有效减少下套管阻力的优势，以提高水泥浆顶替效率，提升固井质量。
4.1 确定施工难点及易发问题
为保证下套管作业及固井施工的顺利进行，考虑到井下情况，对下套管作业及固井过程中可能出现的问题要进行详细分析，针对井斜，考虑好套管下入磨阻大的难题；针对水泥封固段长，水泥浆易脱水稠化，造成憋泵；并且容易发生窜槽，造成钻井液污染水泥浆，影响封固质量；以及垂直封固段长，施工泵压高；水泥浆环空静液柱压力高，易压漏地层，水泥浆携砂能力强，在小井眼处，易造成憋泵等。
4.2 完善固井施工措施
在确定管串结构的基础上，明确扶正器选择与安放。为提高套管居中度，减少环空偏心，减小下套管摩擦阻力，提高水泥浆顶替效率及固井质量，对井下部油层段采用树脂旋流扶正器，上部使用弹性双弓扶正器。对水泥浆体系也要进行合理选择，为减小施工危险，保证施工顺利，还要进一步完善现场施工措施。如固井前大排量洗井，将井内岩屑携带出来；固井前降低钻井液粘切，提高水泥浆顶替效率；合理使用前置液，清洗井壁及套管壁；使用重泥浆顶替，减小固井施工泵压；控制注水泥排量及顶替排量，防止憋泵的发生。
最后通过声幅图及声波变密度测井，对采用树脂旋流扶正器的井段进行质量测定。
5 结束语
（1）树脂旋流扶正器一般使用在油层井段效果比较明显，可以通过声幅及变密度测井进行检测，以确定加树脂旋流扶正器的位置第1、第2界面固井质量。
（2）根据不同井型和井况，优选扶正器组合，在保证固井质量的同时，既能满足套管的顺利下入，又可降低生产成本。
（3）树脂旋流扶正器造价低且环保，可在一定程度上节约成本且不会造成环境污染。
参考文献
[1] 舒秋贵.在旋流扶正器作用下环空液体流动规律的实验研究.西部探矿工程.2005，17（10）：55 -57
[2] 崔军.垦东油田固井水泥浆技术.百度文库
作者简介
熊威（1981―）男，四川大竹，大学本科，工程师。