雙魚X井短回接插掛一體化固井技術實踐

王德坤 鄧 艾 周 倩 劉運樓

（1.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司井下作業公司，四川 成都 610213；2.中國石油西南油氣田公司頁巖氣研究院，四川 成都 610051）

0 引言

雙魚X 井位于四川盆地西北部雙魚石構造，鉆探目的是探明雙探井區以南儲層特征。因本井在五開Ф168.3 mm 尾管固井的喇叭口井深為5 688.01 m，若一次性將套管直接回接到井口，從井身結構分析（圖1），Ф168.3 mm 回接套管與外面兩層套管存在兩個環容懸殊的環空，其中與Ф219.08 mm 尾管之間單位環容為7.21 L／m，而與Φ273.05 mm套管之間單位環容則為25.04 L／m，要確保固井質量，環空按最低1 m／s 的返速計算，施工壓力將超過55 MPa，現場設備及工具難以滿足施工要求。因此，本井回接分成兩次完成，第一次優先保證Ф168.3 mm與Ф219.08 mm之間的小間隙段的封固質量，以尾管方式從喇叭口回接懸掛至4 000 m，第二次從4 000 m直接回接到井口。

圖1 專用回接筒示意圖

1 雙魚X井固井工藝概述

因第二次回接屬于常規回接，工藝簡單，筆者不贅述。關鍵在于第一次的短回接套管固井，為保證井筒密封完整性，本次回接固井采用后期插掛一體化工藝，即回接管柱的下部不安裝旋流短節，而是在管柱下到預定位置后，先進行注水泥作業，注替結束后將回接管柱直接插入喇叭筒，確?？煽棵芊夂?，然后再進行尾管坐掛、倒扣，這樣下部管柱外無漏封段，從而保證了套管柱管外封固完整性。

這種插掛一體化的回接固井工藝對工具及水泥漿等都有很高要求：①短回接丟手裝置可靠性要求高，要防止下套管及固井注替全過程中途坐掛，且后期坐掛丟手必須一次性成功，不得“插旗桿”，這就需要優化短回接丟手裝置的結構；②回接密封要求高，防止下插不到位或者密封失效，這樣必須優化回接筒結構，且前期強化磨銑喇叭筒措施；③水泥漿性能要求高，不僅要確保有足夠的稠化時間，而且要有良好的流變性和穩定性，為固井工具正常工作提供良好條件；④環空間隙小，水泥漿量小，泵壓高，對固井設備要求高。

2 雙魚X井插掛一體化固井回接工具優化

插掛一體化短回接套管固井施工難點在于回接筒能順利插入喇叭筒并有效密封，短回接丟手裝置不能提前座掛且頂替到位后能快速座掛丟手。

2.1 工具結構方案

2.1.1 為保證回接新工藝實施，擬定了以下工具設計原則

1）下部回接工具與上次尾管固井懸掛器喇叭筒對接后密封良好，保證固井后管柱密封的完整性。

2）注水泥施工及其他循環過程中，短回接丟手裝置不得提前坐掛。

3）短回接丟手裝置在注水泥施工結束后能迅速丟手。

2.1.2 工具結構優化

為滿足上述設計原則，對回接筒及短回接丟手裝置進行了針對性改進：

1）下部回接工具除作為套管整體一部分外，還包括定位接箍、密封組件和引導頭等（圖1）。引導頭用來引導回接筒順利進入上次尾管固井的懸掛器喇叭筒，密封組件提供兩者之間的密封，定位接箍用來確認是否與回接套管之間有效連接并提供到位懸重變化的顯示。

2）短回接丟手裝置工作壓力設計

短回接丟手裝置設計要求在注水泥施工及其他循環過程中保證不提前坐掛，短回接丟手裝置液缸剪釘的剪斷壓力需要精心設計，這個壓力要大于整個施工過程中可能作用在短回接丟手裝置液缸剪釘上的最大壓力，為此，采用CemMater 固井設計軟件對施工壓力進行了模擬計算。由于替水泥漿返至219.08 mm喇叭口時的摩阻是最大的，所以這時作用在短回接丟手裝置液缸剪釘上的壓力也是最大的（表1）。根據模擬壓力結果，考慮到軟件模擬與實際壓力的差異，為確保工具不會因摩阻及施工時環空堵塞等原因出現高泵壓而提前坐掛，將短回接丟手裝置液缸坐掛壓力設置為27 MPa。

表1 壓力模擬計算對比表

3）短回接送入丟手機構上增設了止推軸承，使丟手機構可以在送入鉆具壓一部分重量在短回接丟手裝置上時也能靈活旋轉，可保證在注水泥結束后迅速、可靠丟手，最大限度減少找“中和點”倒扣丟手的時間，消除“插旗桿”的風險，圖2。

圖2 短回接丟手裝置送入丟手機構示意圖

3 主要工藝技術及漿柱設計

3.1 提高頂替效率主要措施

套管下送到位后，先小排量頂通，頂通穩定后逐漸提高不低于固井施工排量，循環不低于2個循環周，要求鉆井液動切力小于等于12 Pa。

3.2 漿柱結構及注替參數

為提高界面沖洗效率，采用10 m3加重沖洗抗污隔離液＋8 m3沖洗液前置液漿柱結構，均采用G級柔性防氣竄水泥漿體系，水泥漿密度為1.90 g／cm3，采用兩凝水泥漿體系，界面為4 900.00 m，緩凝封固為4 000.00～4 900.00 m，快干封固為4 900.00～5 688.01 m，施工排量為12.0～15.0 L／s，以有效地沖洗套管內外泥餅，使得頂替效率在最低排量下頂替效率仍大于93%，圖3。

3.3 水泥漿性能優化

為保證固井質量和施工安全，水泥漿稠化時間、流變性、觸變性以及后期水泥環強度都需優化設計，其中稠化時間需要確保短回接丟手裝置有足夠的時間進行操作丟手，具體性能優化見表2。

表2 水泥漿性能優化情況表

3.4 其他技術措施

1）銑喇叭口技術措施。磨銑兩次喇叭口，在鉆探公司銑喇叭口后使用井下工具專用銑錐并嚴格按照井下公司磨銑喇叭口規范對喇叭口進行第二次磨銑，使回接筒密封面平滑。

2）防止提前坐掛技術措施。井眼暢通無阻卡，下套管循環及固井注替施工時控制泵壓小于25 MPa，泥漿、隔離液及水泥漿清潔無雜物，懸浮力強，靜止狀態不發生加重劑沉淀，防止堵塞環空而造成懸掛器提前坐掛。

3）倒扣丟手技術措施。緩凝水泥漿未返至尾管回接喇叭口以上，并采用帶軸承式倒扣裝置，確保倒扣成功。

4 施工應用情況

4.1 磨銑喇叭筒

下套管前用Φ168.3 mm 專用銑錐＋Φ185 mm 扶正器＋Φ127.0 mm鉆桿的鉆具磨銑喇叭口，當銑錐下端下至喇叭筒上端1 m左右時，開泵循環并轉動管柱（排量：10～15 L／S，轉速：30～40 r／min），緩慢下放銑錐至喇叭筒有效長度，記錄此時入井鉆柱的總長度；再緩慢上提銑錐2 m左右出喇叭筒，重復以上操作3～4 次，確保喇叭筒內壁密封面平滑；再上提銑錐出喇叭筒1 m 左右，充分處理鉆井液后起鉆；檢查銑錐的銑棱和底部是否有較明顯的銑痕，確認銑錐銑喇叭筒到位，以確?；亟油才c短回接丟手裝置喇叭筒能有效密封。

4.2 試回接

下送短回接尾管后期，當下至回接筒離喇叭口10 m 左右，進行試回接，調節管柱長度，然后再下送回接套管柱到位，注意試插期間，插入密封需靜放進入喇叭筒。

4.3 回接、坐掛及丟手

注水泥施工結束碰壓后，如果泵壓高于20 MPa，將泵壓泄壓至20 MPa，緩慢下放管柱使回接筒進入喇叭筒，并下壓300 kN 在回接筒的金屬密封頭上，確?；亟用芊饪煽?；然后調整懸重，正憋壓，使正壓差達到27 MPa，穩壓3 min；下放鉆具，驗證下放距離與懸重降低量之間符合鉆具在短回接丟手裝置位置長度的比例關系，確保坐掛成功。調整懸重，使懸重等于（稱重懸重），正轉管柱25圈（轉速25 r／min，扭矩控制在4 kN · m 以內），穩1 min后，釋放扭矩；上提鉆柱，待懸重增加至稱重懸重后，再上提1.50 m，懸重保持不變，確保丟手成功。

4.4 施工流程

沖洗管線試壓35 MPa→裝膠塞→泵注抗污隔離液10 m3密度1.67 g／cm3→車注固井藥水8 m3→車注緩凝水泥漿7 m3，快干水泥漿7 m3，密度1.90 g／cm3→投膠塞→車替后沖洗液2.0 m3→泵替鉆井液19 m3密度1.65 g／cm3＋抗污隔離液10 m3密度1.67 g／cm3＋鉆井液29 m3密度1.65 g／cm3→車替清水3.5 m3→沖洗井口、下放套管插入回接筒→泄壓檢查回流、拆水泥頭、接頂驅→憋壓、坐掛、丟手→起鉆→正循環洗井一周半，憋壓8 MPa侯凝48小時。

4.5 固井質量評價

本井測井質量：合格率為91.7%，優質率為81.5%，套管試壓為25 MPa，30 min 未降，合格。滿足了試油階段壓裂112 MPa作業要求，保證了封固完整性。

5 認識與思考

短回接插掛一體化工具及施工工藝，在川渝地區已成為無法一次性長回接固井到井口的井的一項可行技術，并逐步推廣，解決了復雜深井多層次套管固井后帶來固井技術難題，確保了固井質量，減少了尾管固井后喇叭口竄氣。采用這種工藝技術，必須把握好三個關鍵點：一是回接工具與上次固井的懸掛器喇叭筒必須插入到位并有效密封，二是模擬計算施工壓力，不得使懸掛器提前坐掛；三是丟手裝置必須提前檢查調試，確保正常工作。