螺桿鉆施工過程異常情況分析及處理

李柱銀 宋燎原

(1.勝利石油管理局井下天峰公司,山東東營 257077;2.東營職業學院石油裝備與機電工程學院,山東東營 257091)

螺桿鉆施工過程異常情況分析及處理

李柱銀1宋燎原2

(1.勝利石油管理局井下天峰公司,山東東營 257077;2.東營職業學院石油裝備與機電工程學院,山東東營 257091)

本文對螺桿鉆在修井過程中出現的各種異常情況進行分析,通過實例講述了異常情況的處理方法。

螺桿鉆 修井 蹩鉆

螺桿鉆施工方便、使用費用低,在修井作業中發揮著重要的作用,是小修隊的重要修井工具。但從使用情況看,很多作業人員對施工過程遇到的異常現象不會正確分析,恰當處理,致使修井周期延長,甚至不得不移交大修處理,從而使修井費用大量增加。下面分析以下螺桿鉆施工過程常見的異常情況分析及處理措施。

1 經常出現的異常情況及其原因

1.1 螺桿鉆不轉或轉速低

螺桿鉆不轉的原因有以下三個方面:一是由于水泥車排量小或者油管漏失等原因使旁通閥上的壓差過低難以關閉旁通閥,驅動轉子的水力小,甚至作用不到螺桿鉆上。二是進水過濾不良,造成堵塞,致使螺桿鉆不能工作。三是操作失誤,送鉆量過大,致使螺桿鉆蹩鉆。四是螺桿鉆有質量缺陷。

1.2 井口油管倒轉

螺桿鉆轉子與定子之間存在著作用力與反作用力,當磨銑反作用于螺桿轉子的扭矩大于螺桿鉆具的扭矩時,轉子不轉,定子反向轉動,帶動上部油管倒轉。倒轉原因:一是操作失誤,進給量過大。二是磨銑魚頂太淺,井越淺越嚴重。

2 螺桿鉆施工異常的處理方法

2.1 螺桿鉆工作狀況的判斷

判斷螺桿鉆是否處于正常工作狀態,一是觀察指重表指針是否在不停的跳動并慢慢回升。二是觀察井口油管是否有反扭矩,三、通過用手模油管感知油管是否轉動。如果指重表的指針在不停的跳動并慢慢回升,井口油管有反扭矩,則說明螺桿鉆在正常工作,否則螺桿鉆已停止工作。

2.2 螺桿鉆蹩鉆的處理方法

在現場中,發現螺桿鉆蹩鉆,通常的處理方法是上提管柱至原負荷,就不再上提了,這樣是不能很好地解決蹩鉆問題的,此時鉆壓雖為零,但磨銑工具與磨銑介質依然接觸,存在進給量,磨銑工具仍處于被磨銑介質包裹狀態,根據螺桿鉆工作特性曲線,啟動力矩比較小,因此,此時螺桿鉆仍不能啟動。這就象在加工車間進行車磨銑等加工一樣,總是先起動機床再進刀,而帶負荷啟動機床是絕對不行的。正確的作法應該是將管柱繼續上提,從指重表上可以看到管柱懸重繼續上升到一定數值后突然下降,恢復到原懸重,管柱正轉時蹩鉆才可以解除。

2.3 確定最佳施工參數

在施工過程中,最佳參數的不是一成不變的,不同的磨銑介質會有不同的最佳施工參數,一般的介質比較堅硬致密的,采用稍大一點的鉆壓,這與車削加工進刀量是一個道理。要根據現場實際情況設定特定情況下的磨銑參數。確定參數的方法:將鉆壓由小到大逐點調整,并監視指重表讀數,指重表懸重恢復最快時施加的壓力就是所選最佳鉆壓,水泥車的泵壓一般不要超過9Mpa,在泵壓允許的情況下,排量要取得大些。一般大于45m3/h。磨銑水泥塞時,由于水泥固結的不均勻性,致使水泥疏松分布不均勻,施工參數將隨著介質疏硬程度的變化。

3 螺桿鉆施工過程異常情況處理實例

3.1 營66井鉆水泥塞施工

營66井是勝利石油管理局東辛采油廠作業26隊施工的一口井,該井施工是用螺桿鉆鉆銑水泥塞,第一趟鉆下Φ114刮刀鉆頭,鉆11m,即從1017m至1028m后鉆不動,起出檢查螺桿鉆及鉆頭使用情況,均無問題。改下Φ114平底磨鞋磨銑,仍磨不動。又下Φ116磨鞋,但由于螺桿鉆定子反扭矩無法克服,井口油管強烈倒轉,無法施工,這樣持續七天再無進展,后采用特制五刃磨鞋以及螺桿鉆防扭裝置,結果僅有一個班就將水泥塞鉆完。施工步驟:(1)準備工作:通過螺桿鉆的地面實驗來驗證螺桿鉆性能性能質量。(2)將安裝螺桿鉆防扭裝置螺桿鉆與磨鞋一起下入油井內,檢查地面進水口過濾器的連接。(3)開泵磨銑,加壓5KN,這時指重表的指針呈現不停的跳動狀態,并慢慢回升,水泥車泵壓3Mpa,井口油管有明顯反轉趨勢,這說明螺桿工作是正常的,磨銑段使用小直徑磨鞋銑留下的水泥環,開始一段時間磨銑速度很快,當壓力升至1028M時,磨銑速度明顯變慢,套管在此段可能有輕微變形,或者鉆進中介質過于堅硬,采取小鉆壓,大排量可增加螺桿鉆轉速,上下活動鉆柱使磨鞋上下移動,對正在磨銑的水泥塞產生水利沖擊,使水泥塞塞面的加速破碎。在磨銑過程中,由于機械設備及操作人員的因素,多次因加壓過重,導致螺鉆蹩鉆。

3.2 宋1井磨銑注水泥橋塞施工

該井是江蘇油田的一口油井,采用注水泥橋塞堵炮眼施工技術。在打通徑時,江蘇油田井下小修隊帶螺桿鉆下平底磨鞋磨銑七次,歷時一個多月總進尺只有150mm。以下是我公司對這口井的處理方案:開泵,加壓5KN,磨銑10分無進尺,指重表表針不動。分析原因:正在磨銑橋塞膠皮及中心管,鉆壓太小,磨鞋沒有與硬介質接觸,只是在膠皮上空轉。處理措施:加大鉆壓,逐漸加至15KN,這時開始有鉆進效果,指重表指針也開始跳動并有恢復趨勢,油管反扭矩也明顯加大,繼續加壓到鉆進速度最快,維持15kN鉆壓防止出現蹩鉆情況。在此參數下鉆進250mm后,鉆進速度明顯減慢,根據鉆進進尺及橋塞結構尺寸分析,現已磨至全鋼體段,減鉆壓至5KN,繼續鉆進,鉆進350mm時,鉆速又降為零,指重表指針靜止,反扭矩很小,分析原因:注水泥橋塞底座的一小段在螺桿鉆扭矩的作用下,與固結它的水泥脫離,并隨磨鞋一起旋轉。措施:加大鉆壓至23KN又有進尺,指重表指針跳動輕微,此時磨鞋并沒有作用于水泥塞上,而是橋塞底座在起磨銑作用,磨銑600mm后,再無進尺,說明橋塞底座已磨光滑。從以上的施工情況看,如何正確確定磨銑施工參數對應用螺桿鉆進行修井施工是相當關鍵的。

4 防止螺桿鉆施工過程異常情況的施工注意事項

(1)用螺桿鉆必須有配套的防扭裝置,這是順利施工的前提。(2)螺桿鉆下井前必須進行地面試驗,進水口必須連接過濾器。(3)判斷螺桿鉆是否正常工作,一是觀察指重表是否跳動并慢慢回升,二是觀察井口油管是否有反扭矩。(4)施工參數要根據現場情況,以理論參數為依據,試驗摸索出最佳參數。

[1]宋燎原,李柱銀.側鉆井造斜開窗修井技術.油氣田地面工程,2013.11.