旋轉固井技術在埕海油田的應用分析

夏漢玲

摘 要：埕海油田在渤海灣人工島上鉆完井，主要實施水平井與大位移井居多，地層疏軟而且井徑不規則，對固井要求高，本文介紹了旋轉套管固井工藝技術的基礎原理、優點及其所需適用條件。由此證明了旋轉套管固井工藝技術能大大提高頂替效率、改善界面固井質量、有效防止氣竄，具有廣闊的推廣應用前景。

關鍵詞：旋轉固井；大位移井

1 基本情況

大港油田埕海油田人工井場位于河北黃驊市關家堡村以東的灘涂海域水深4m 的極淺海地區，大部分井的斜深在3500～4500m，垂深1067.9～1569.3m，水平位移在1000～2000m之間，水垂比在1.96～3.92之間，長裸眼段下套管作業難度大。大位移水平井Ф139.7mm生產套管需下入長裸眼（1500m左右），斜度大（85°左右）、水平位移大，下入摩阻較大，套管段可能會產生屈曲變形下入難度大，甚至不能下到預定深度；上部地層疏松，井壁易跨塌井徑不規則，井眼幾何形狀在周向呈橢圓形，在軸（徑）向呈彎曲曲線形，在保證套管安全下入的前提下，使扶正器下入數量受到限制極易影響頂替效率；井斜角大，裸眼段較長，對于井筒的低邊鉆井液很難被水泥漿頂替干凈；易發生固相沉積，形成沉積帶，而沉積帶很難被完全清除，從而影響界面膠結質量；為了提高頂替效率，需要加大排量，容易造成堵塞環空，造成嚴重的固井事故。

2 旋轉固井技術

旋轉套管固井技術就是在套管注水泥期間從地面通過某一動力源旋轉套管柱，使整個管管串旋轉，讓水泥更充分地頂替掉泥漿，它能大大提高套管注水泥的成功率，提高固井質量，從而使成本大大降低。井眼不規則和套管不對中是影響水泥漿頂替效率的兩個主要因素。套管在井眼中完全居中是不可能的，一般都是靠向一邊。套管越靠近井壁，靠近井壁一側的環空泥漿的頂替就越困難。在井眼中，任何一種交替和迅速改變套管位置的運動都能把粘滯的泥漿刮入或混入循環的水泥漿中。上下活動能使偏心空間下部的靜止泥漿分散開，但是卻難于使水泥充滿其間。當套管柱旋轉時，套管對泥漿有拖拽作用能幫助攪動或驅掃靜止的泥漿，從而提高水泥漿頂替泥漿的效率。另外，如果在尾管下入過程中遇阻，套管下不去，還可以通過旋轉套管進行劃眼，使套管順利下到預定位置。

2.1 摩阻預測分析

摩阻系數的確定是摩擦阻力計算與分析的基礎。下套管摩阻系數的選取是通過最后一次電測通井后記錄不同井深時的上提大鉤懸重和下放井口大鉤懸重，計算出摩阻力，反算求得摩阻系數（其方法是，利用現場采集到的大鉤負荷、井眼軌跡、鉆具、鉆井液密度、鉆壓及扭矩等工程參數來反演出管柱與井壁的摩擦系數），作為下套管預測摩阻力。最后用專用軟件模擬分析是否可以實現旋轉套管固井。

2.2 套管驅動系統CDS

在下套管作業前，把CDS系統與頂驅相連接，由頂驅提供旋轉動力，CDS系統自帶一個液壓工作站，為錨定套管提供動力。自帶密封系統，可以實現套管與CDS的密封，在循環的時候，泥漿不會從套管頂部溢出。如果需要使用該系統時，先給套管座上手提卡瓦，然后下放頂驅，使CDS的卡瓦部分進入套管，操作控制臺使CDS錨定住套管，司鉆上提頂驅，確認錨定成功后即可實現套管的上提下放、旋轉、循環泥漿。

2.3 偏心導向引鞋

有利于清除掉不干凈井壁，清除水平井低邊沉屑水力和機械力相結合式設計，可打穿井眼阻力段，即便在井眼不穩的情況下，也可確保將套管下到井底。

2.4 扶正器安放

扶正器選型與安放位置設計由于在大斜度段或水平段，在套管柱的重力作用下扶正器要承受較大負荷，通過綜合分析對比選用剛性螺旋扶正器和剛性滾輪扶正器比較合適，剛性螺旋扶正器安放在裸眼段，剛性滾輪扶正器安放在套管內。

剛性螺旋扶正器：

一是在井壁不規則時下套管過程中，螺旋扶正器可產生一定橫向扭矩分力，使扶正器產生轉動從而減輕下套管的阻力，

二是在管外環空中，當水泥漿穿過扶正器螺旋片時產生旋流，改善了環空流場，從而可提高水泥漿頂替效率，對提高固井質量十分有利。滾輪扶正器安放在上一層套管內，這樣有利于減少下放的阻力和減少旋轉時候的阻力。

3 結論與建議

①對大斜度井必需強化井眼準備技術措施，有效地清除巖屑床、降低（管柱、鉆井液）摩阻，固井前適當降低鉆井液粘切，確保套管能順利下入。

②開展套管下入摩阻預測分析選用頂驅驅動系統和導向引鞋下套管技術，保證套管能順利下入到預定位置。

③選擇適當的扶正器類型并優化扶正器安放位置，確保套管居中度≥67%。

④根據井況，前期用軟件分析，模擬是否可使用旋轉套管固井技術。

⑤根據前期軟件模擬和通井信息，選擇合適的套管或者加扭矩環確保套管可以旋轉。

參考文獻：

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