LP10H井膨脹波紋管堵漏技術(shù)

劉合勤

（中石化華北石油局五普鉆井分公司，河南新鄉(xiāng)453000）

LP10H井膨脹波紋管堵漏技術(shù)

劉合勤*

（中石化華北石油局五普鉆井分公司，河南新鄉(xiāng)453000）

寧東工區(qū)定北柳楊堡區(qū)塊的劉家溝組垂深一般在2900～3220m井段左右，漏層主要存在于劉家溝組地層與石千峰地層不整合交界面處。劉家溝組地層不同巖性面存在微裂縫，且承壓能力極低，易發(fā)生裂縫性漏失；砂體發(fā)育、地層疏松易發(fā)生滲漏。總體上分析應(yīng)該是漏點(diǎn)多，漏失類(lèi)型比較復(fù)雜，地層承壓能力極低，裂縫性漏失與比較大的滲漏并存。由于地層均質(zhì)性差造成漏點(diǎn)多，需周期性進(jìn)行多次進(jìn)行堵漏，本井（LP10H井）共堵漏27次，漏失總量達(dá)4621m3。漏失特點(diǎn)主要是：地層交界不整合、均質(zhì)性差造成漏點(diǎn)多；承壓能力低；滲透性漏失與裂縫性漏失共存；存在著規(guī)律性失返及返吐現(xiàn)象。

堵漏；打水泥塞；膨脹管封堵技術(shù)；封隔器；機(jī)械膨脹

LP10H井是一口以盒1段為目的層的帶導(dǎo)眼水平井，在鉆遇劉家溝組時(shí)發(fā)生16次失返性漏失，共計(jì)堵漏27次，其中井隊(duì)自己堵漏19次，固井隊(duì)打水泥塞4次，專(zhuān)業(yè)堵漏隊(duì)東營(yíng)泰爾公司堵漏4次，均無(wú)明顯效果。

在第一次發(fā)生失返性漏失的井深為3041m，在堵漏、頂漏鉆進(jìn)至井深3062m過(guò)程中多次發(fā)生失返性漏失。在后續(xù)的施工中又有多次失返，但經(jīng)過(guò)驗(yàn)漏確定漏層依然在3041～3062m。

1　堵漏工藝

（1）在施工本井時(shí)井隊(duì)堵漏22次中總是出現(xiàn)反復(fù)現(xiàn)象，堵漏效果持續(xù)性差。

（2）固井隊(duì)打水泥漿：水泥固井（先以大顆粒橋堵劑泵入井內(nèi)后，跟小顆粒堵漏漿再跟水泥漿），前兩次將水泥漿漏入漏層和掃塞至漏層后失返，后兩次也僅僅施工了17h和19h。

（3）在進(jìn)行泰爾公司的堵漏作業(yè)時(shí)堵漏效果雖然比井隊(duì)堵漏效果要好很多，但在鉆進(jìn)有一定進(jìn)尺后還是發(fā)生了失返性漏失，因此從現(xiàn)場(chǎng)多次堵漏情況看并不理想。

（4）井隊(duì)使用凝膠堵漏方式，每次堵漏耗時(shí)、人力物力均大大降低，相比之下要優(yōu)于泰爾堵漏方式，但也是只能恢復(fù)生產(chǎn)三十幾個(gè)小時(shí)。

由于漏失情況較為嚴(yán)重，后續(xù)A靶點(diǎn)著陸施工難度及風(fēng)險(xiǎn)極大，最后決定下膨脹管封堵漏層。

2　膨脹管封堵技術(shù)

2.1膨脹管封堵原理

膨脹管堵漏原理是將組裝好的管串下入先期擴(kuò)眼段，經(jīng)過(guò)水利膨脹和機(jī)械膨脹后，鑲嵌入井壁，利用上下封隔器封隔住兩端，進(jìn)而達(dá)到封住井漏地層的效果。

2.2擴(kuò)眼

（1）確認(rèn)擴(kuò)眼井段：①包含井漏地層；②封隔器位置盡量為砂巖段；③波紋管封堵段最優(yōu)井徑為237～245mm。

（2）擴(kuò)眼鉆具組合：引錐+擴(kuò)孔器+6-1/2″DC×6+5″HWDP×15+5″DP。

擴(kuò)眼參數(shù)：轉(zhuǎn)速60r/min，緩慢提升排量至22L/s，扭矩控制在5kN·m以?xún)?nèi)，鉆壓40kN以?xún)?nèi)。

（3）注意事項(xiàng)：

①擴(kuò)孔器（見(jiàn)圖1）入井前先要在井口試驗(yàn)，放入方瓦內(nèi)開(kāi)泵三瓣牙齒頂出，關(guān)泵則收回為正常。

圖1　擴(kuò)孔器

②在擴(kuò)孔時(shí)，要先轉(zhuǎn)，后開(kāi)泵，擴(kuò)完每單根后，先停泵，待泵壓歸零后停轉(zhuǎn)，防止牙齒卡入地層。

③擴(kuò)孔最大鉆壓不能超過(guò)40kN，在擴(kuò)進(jìn)時(shí)要根據(jù)情況進(jìn)行加壓，發(fā)現(xiàn)憋跳嚴(yán)重，立即停止加壓，待正常后改用小鉆壓擴(kuò)進(jìn)。

④先擴(kuò)孔2m，后上提2m，停轉(zhuǎn)開(kāi)泵下放，2m后有鉆壓，說(shuō)明擴(kuò)孔臺(tái)階已經(jīng)形成，方可繼續(xù)擴(kuò)孔。

⑤為了保證擴(kuò)孔質(zhì)量，一定要按照要求進(jìn)行劃眼，要求每單根劃眼2次。

⑥處理鉆井液性能，提高懸浮攜帶巖屑的性能，防止井壁失穩(wěn)，造成井下復(fù)雜。

2.3波紋管入井前井眼要求

（1）漏層上下5m范圍內(nèi)，有適合波紋管封隔器的座封點(diǎn)（237mm＜井眼直徑＜240mm）

（2）入井井眼內(nèi)通暢，無(wú)阻卡。

2.4波紋管地面連接和井口連接

本次封堵施工預(yù)計(jì)需波紋管總長(zhǎng)50m左右，即：10m長(zhǎng)波紋管4根，5m長(zhǎng)波紋管封隔器2根，上、下過(guò)渡接頭管串各1根。

波紋管串結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2）：下堵頭+下接箍+下過(guò)渡接頭+波紋管+上過(guò)渡接頭+上接箍+上堵頭+提升短節(jié)+鉆柱。波紋管、封隔器、過(guò)渡接頭、接箍之間采用焊接方式連接，上堵頭和上接箍、下堵頭和下接箍之間采用螺紋連接。

圖2　膨脹波紋管管串組成

（1）地面焊接：

①焊接前先將橫截面打磨成30°導(dǎo)角（見(jiàn)圖3），并在場(chǎng)地多個(gè)管架上找平、找直。

②對(duì)焊2根10m長(zhǎng)波紋管+1根5m長(zhǎng)波紋管封隔器+1個(gè)下過(guò)渡接頭管串形成26m長(zhǎng)立柱，入井編號(hào)1#。焊口3道。

③對(duì)焊1個(gè)上過(guò)渡接頭（見(jiàn)圖4）管串+1根5m長(zhǎng)波紋管封隔器+1根10m長(zhǎng)波紋管形成16m長(zhǎng)立柱，入井編號(hào)2#。焊口2道。

圖3　將橫截面打磨成30°導(dǎo)角

圖4　過(guò)渡接頭

④每根立柱上端焊接2個(gè)巴掌后卡波紋管專(zhuān)用吊卡（吊卡在井口可坐在9-5/8″套管吊卡上）。

（2）鉆臺(tái)焊接：

①用氣動(dòng)絞車(chē)起吊1#立柱后用套管吊卡（見(jiàn)圖5）將其坐掛于鉆臺(tái)面。

圖5　專(zhuān)用吊卡

②將3m長(zhǎng)波紋管專(zhuān)用送入工具接2#立柱后用氣動(dòng)絞車(chē)起吊，扣5″鉆桿吊卡，對(duì)接1#、2#立柱在鉆臺(tái)面焊接。

（3）焊縫探傷：波紋管管串連接的每道焊縫都需要采用便攜式X射線探傷儀探傷，探傷合格后才能入井。探傷作業(yè)時(shí)嚴(yán)格按照脈沖射線源安全防護(hù)規(guī)定進(jìn)行疏散和防護(hù)，疏散范圍：探傷儀前30m，左右各11m。

2.5波紋管下入和水力膨脹

（1）膨脹波紋管先與鉆具連接（有連接器，上堵頭與波紋管連接絲扣為反扣），在下入過(guò)程中，一開(kāi)套管內(nèi)可按正常下鉆速度下放；出套管開(kāi)始降低下入速度，速度控制在10min/柱。下放過(guò)程中禁止轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)嚴(yán)防脫扣落井。如果出現(xiàn)遇阻情況，不可強(qiáng)行下放，上提遇阻控制在800kN以?xún)?nèi)，下壓控制在100kN以?xún)?nèi)（多次嘗試仍無(wú)法通過(guò)則需起鉆通井）。

（2）卡準(zhǔn)地層，到預(yù)定位置前10m時(shí)開(kāi)泵頂通，循環(huán)1周后投球，泵送銅球同時(shí)下放至預(yù)定封堵位置，碰壓后接水泥車(chē)進(jìn)行水力膨脹。

（3）水力膨脹：排量采用水泥車(chē)最小排量，階梯式打壓方式，壓力達(dá)到15MPa前，壓力每上升3MPa，穩(wěn)壓10min，膨脹壓力大于15MPa后，每上升2MPa，穩(wěn)壓15min，膨脹壓力達(dá)到23MPa時(shí)，穩(wěn)壓15min壓力不下降，則水力膨脹完成（見(jiàn)圖6）。

圖6　膨脹成型圖

（4）試封：原懸重基礎(chǔ)上分別上提2次均40kN，再下放2次均40kN，伸縮量測(cè)量響應(yīng)一致，判斷膨脹波紋管未發(fā)生位移，則正轉(zhuǎn)5圈，釋放觀察回轉(zhuǎn)0.5圈，依次正轉(zhuǎn)4次后懸重突然降低30kN，再轉(zhuǎn)5圈懸重?zé)o變化，判斷倒扣完成，起鉆取出送入工具。

2.6波紋管機(jī)械膨脹

2.6.1第一次機(jī)械膨脹

①鉆具組合：機(jī)械膨脹鉆具組合：?205mm球形磨鞋（見(jiàn)圖7）+?215.9mm三滾輪脹管器+?165mm鉆鋌6根+?127mmHWDP15根+?127mmDP。

②膨脹參數(shù)：控制下放速度，卡準(zhǔn)井深使磨鞋進(jìn)入波紋管上接箍中，開(kāi)轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行機(jī)械膨脹，控制參數(shù)為：轉(zhuǎn)速50～60r/min，鉆壓10～40kN，排量25～30L/s。

③本次膨脹首先要用磨鞋將上接箍、下接箍磨穿，再用三滾輪脹管器（見(jiàn)圖8）進(jìn)行機(jī)械膨脹。

圖8　三滾輪脹管器

2.6.2第二次機(jī)械膨脹

①鉆具組合：?216mm球形脹管器（見(jiàn)圖9）+?165mm鉆鋌3根+?127mmHWDP15根+?127mmDP。鉆具組合中，鉆挺和鉆桿可按實(shí)際情況調(diào)整。

②膨脹參數(shù)：鉆壓10～20kN，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速60～80r/min，排量25～30L/s。

③膨脹效果：球形脹管器為偏心形，球體為?215.9mm，偏心3mm，即作業(yè)后管徑可達(dá)222mm。

2.6.3平底磨鞋通徑

（1）鉆具組合。?215.9mm平底磨鞋+?159mm鉆鋌3根+?127mmHWDP15根+?127mmDP。鉆具組合中，鉆挺和鉆桿可按實(shí)際情況調(diào)整。

（2）磨鞋通徑參數(shù)。磨鞋通徑無(wú)鉆壓，直接下入，有鉆壓顯示通井。采用參數(shù)為：轉(zhuǎn)速50～60r/min，鉆壓10～20kN，排量10～14L/s。

磨銑后恢復(fù)鉆進(jìn)。

本井在施工中未下膨脹管之前排量最大為22L/s，在下入膨脹管后鉆進(jìn)排量最大能達(dá)到29L/s（平均漏速1.2m3/h），從12月11開(kāi)始正常鉆進(jìn)，除13日發(fā)生較大漏失外，無(wú)論是鉆進(jìn)及循環(huán)均未發(fā)生較大漏失，正常漏速為1.2～2m3/h，基本解決了劉家溝地層的漏失問(wèn)題，在排量上基本能夠保障井內(nèi)巖屑的正常返出。

表1　堵漏消耗泥漿材料明細(xì)表

圖9　球形脹管器

3　堵漏效果

在膨脹管下入恢復(fù)生產(chǎn)后，能將排量提高至30～32L/s，未再發(fā)生失返，漏失量明顯降低（平均漏速在2～3m3/h），滿(mǎn)足了后續(xù)施工的要求。在堵漏過(guò)程中人力、物力、時(shí)間更投入量巨大，其中藥品消耗見(jiàn)表1。

總消耗藥品（包括外部堵漏隊(duì)）約400多萬(wàn)元，堵漏共耗時(shí)44d，而且最終均為達(dá)到預(yù)期效果和后續(xù)施工條件。膨脹管下入工程費(fèi)用約60萬(wàn)元，用時(shí)11d（其中包括處理落物用時(shí)3d），對(duì)比之下大大減少了消耗，和后續(xù)施工風(fēng)險(xiǎn)。由此可見(jiàn)，在定北區(qū)塊劉家溝地層出現(xiàn)失返性漏失后，井隊(duì)使用凝膠堵漏技術(shù)和固井隊(duì)打水泥塞依然無(wú)法達(dá)到目的后，及時(shí)使用膨脹管堵漏技術(shù)是最經(jīng)濟(jì)、安全的方法。

4　對(duì)堵漏的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)及建議

（1）對(duì)于地層薄弱處，選擇憋壓擠堵漏漿有可能會(huì)造成在舊漏層未堵住時(shí)，又出現(xiàn)了新漏層，因此進(jìn)行堵漏作業(yè)時(shí)謹(jǐn)慎選擇憋壓。

（2）發(fā)生井漏后堵漏、靜止完全按照制定的方案實(shí)施不可操之過(guò)急，并在下鉆過(guò)程中堅(jiān)持分段循環(huán)，雖耗時(shí)較長(zhǎng)但可保證環(huán)空泥漿循環(huán)出井，泥漿比重、粘度、切力均勻，降低環(huán)空壓耗，可防再次憋漏地層。

（3）在山西、太原組的施工中提高泥漿動(dòng)切力，在排量達(dá)不到要求時(shí)動(dòng)塑比要在0.4，保證攜巖性。

（4）鉆進(jìn)至劉家溝前將泥漿性能調(diào)整好，且配置一罐堵漏漿備用，對(duì)于井漏還是要做到預(yù)防為主。

（5）在第二次機(jī)械膨脹過(guò)程中球形脹管器上鐵球在脹管過(guò)程中落井，卡在下封隔器處，井隊(duì)分別用普通磨鞋和高效磨鞋磨銑后剩余殘留物落井，再用球形磨鞋入井磨銑。在后期鉆井過(guò)程中損壞鉆頭一只，在鉆頭出井時(shí)分別帶有鐵質(zhì)落物。分析原因：在膨脹管坐封時(shí)封隔器坐封在井徑未達(dá)要求的小井徑處，在下入球形膨脹器膨脹時(shí)無(wú)法順利完成膨脹，服務(wù)方使用的參數(shù)未完全執(zhí)行技術(shù)指令，鉆壓、扭矩較大，導(dǎo)致落井。所以建議在以后的膨脹過(guò)程中取消球形脹管器環(huán)節(jié)。

TD82.72

B

1004-5716（2016）08-0057-04

2015-07-28

2015-07-30

劉合勤（1981-），男（漢族），河南新鄉(xiāng)人，助理工程師，現(xiàn)從事野外作業(yè)技術(shù)工作。