免鉆式分級箍在陜北評價井的應用

劉丁丁,田濤

中國石油長慶油田分公司工程監督處（陜西西安710018）

免鉆式分級箍在陜北評價井的應用

劉丁丁,田濤

中國石油長慶油田分公司工程監督處（陜西西安710018）

免鉆式分級箍是應用于雙級固井作業的一種工具，是在可鉆式分級箍基礎上的一次重大改進。通過現場的具體應用，闡述了免鉆式分級箍在長慶油田陜北評價井區域的應用效果，探討了免鉆式分級箍的工作原理、現場操作要點等，為免鉆式分級箍的推廣應用提供了技術支撐。

免鉆式分級箍；固井；評價井

中國石油長慶油田分公司陜北評價井區域分布廣泛，定邊、鹽池、吳起、志靖-安塞都有布井，地域跨度大，開采層系多，油層段跨度較長，地層差異較大，上部洛河地層欠壓實，承壓能力低，易發生滲透性漏失；下部延安組和延長組地層壓力梯度低于0.015 MPa/m，延長組地層個別區塊存在天然裂縫，在鉆進過程中極易發生滲漏和失返性漏失，除了鹽池區域其他地方地層承壓能力都相對較低，采用一次上返固井工藝已經不能滿足當前固井質量的需求。免鉆式分級固井技術的應用減少了常規雙級固井需要鉆除分級箍內內套及水泥塞的施工作業，有效地解決了漏失性固井的難題保障了固井質量[1-2]。

1 免鉆式分級箍的結構組成及工作原理

1.1 結構組成

自通徑分級注水泥器又名免鉆式分級箍，主要由上接頭、外套、上內套、下內套、膠塞套、球座、一級膠塞、重力塞、關閉塞（二級膠塞）、外膠塞、承壓座等部件、附件組成（圖1）。

1.2 工作原理

自通徑分級箍（免鉆式分級箍）是在常規分級箍原理的基礎上，把膠塞系列配件通過銷釘固定在分級箍管壁，而通過剪切銷釘后，靠重力下落到井底，通過頂替液的壓力變化來判斷循環孔是否打開、關上，關閉塞是否脫掉，分級箍密封性能良好等自通徑分級箍工作[3-5]。

圖1 免鉆式分級箍的結構組成

2 免鉆式分級箍的施工流程

1）安裝順序（井底）：浮鞋+套管+浮箍+承壓座+套管柱+分級箍+套管柱+聯頂節（圖2）。

2）首先將承壓座和分級箍按照固井設計的要求分別安放在浮箍上的某一套管接箍內和聯接在套管上，隨套管柱下入井中。

3）在第一級水泥注完后，用頂替液推動一級膠塞下行，經過分級箍后，最后在承壓座上碰壓，完成第一級頂替。

4）隨后投入重力塞，重力塞自由下落到分級箍，座入重力塞座后加壓，剪斷剪切銷釘使其下行，并帶動下滑套下行露出循環孔，使得套管內和環空相通，可以進行第二級注水泥作業。

圖2 免鉆式分級箍的工作流程圖

5）在第二級水泥注完后，頂替液推動二級膠塞下行，到達關閉塞座上后，加泵壓，再一次剪斷銷釘，推動關閉塞座下行，并帶動整個上滑套下滑，關閉循環孔，由于分級箍外筒和下接頭形成的臺階面起到阻擋作用，能阻止關閉套上下滑動，從而永久關閉雙級箍，同時重力塞等零部件自由下落。

3 實際使用過程中的技術難點

1）為保障一級膠塞順利通過分級箍，一級膠塞（撓性塞）本體（鉛）尺寸比較小，膠塞邊裙柔軟，下行過程中不一定能刮凈套管內壁的水泥漿，以致套管內出現混漿，從而造成后期作業施工困難。

2）一級膠塞（撓性塞）本體（鉛）尺寸比較小，不排除替空現象造成的固井質量嚴重不合格等復雜情況。

3）一級固井完成后，清水頂替打開分級箍時，大量清水進入環空，沖刷井壁，容易造成井壁坍塌。

4）一級膠塞、重力塞（打開塞）、二級膠塞（關閉塞）能否順利通過分級箍在套管內自然下落。

5)固井碰壓過程中，一旦出現穩不住壓力的現象，很難判斷出是分級箍問題還是套管的問題，給后續作業造成一定的難度。

4 技術措施

4.1 免鉆式分級箍位置的確定

1）分級箍安放位置一般選擇地層較為穩定，巖性狀況較好，井壁比較穩定的井段，避免二級循環時沖垮井壁。

2）分級箍安放井段以直井段為宜，或者井斜最大不超過30°，井底最大井斜不超過50°，以免影響重力塞等脫落物的順利落入井底

因此，分級箍主要安放在地層較穩定的安定組或直羅組。

4.2 分級箍安裝前及安裝過程中的注意事項

1）套管全部使用合格的通井規通徑，包括短套套管。

2）浮箍浮鞋必須是強制復位，并且復位有力、密封良好，入井前注意檢查。

3）分級箍到達井場后要進行檢查：裝箱單與箱內物品核對、分級箍及其附件的外觀檢查。開箱后注意保管，嚴禁摔碰，分級箍內部嚴禁插入東西。入井前要進行二次檢查。

4）分級箍連接擰緊時，嚴禁在分級箍本體處打大鉗和錘擊等，應將大鉗打在套管上或者接箍上。

5）合理使用套管扶正器，充分保證套管居中。分級箍上下連接的套管應各安裝一副扶正器。

4.3 施工過程中關鍵節點控制

1）一快三慢：一級注水泥過程中，當一級膠塞距離分級箍上下一方壓塞液時排量降至1 m3/min以下，以免一級膠塞撞壞分級箍內部結構，這是第一慢；一級膠塞頂替至碰壓座前1~2 m3時降低排量緩慢求碰，這是第二慢；重力塞（打開塞）在套管內按60 m/min下行速度計算到達分級箍位置后，開泵打開循環孔時，排量盡量要大，這是一快；二級膠塞行至分級箍1~2 m3時降低排量，緩慢求碰，這是第三慢。

2）水泥頭上的擋銷一定要退到位后才能投一級膠塞、重力塞和二級膠塞。否則，將造成重大責任事故。

3）一級膠塞、重力塞和二級膠塞入井前涂好鋰基潤滑脂，以減少磨損和提高其密封性能。

4）一級注水泥施工結束，打開循環孔循環正常，注意觀察井口返出是否有水泥以及水泥返出的時間，達到循環要求后，待水泥初凝，準備二級施工。

4.4 壓塞液和替漿技術

1）壓塞液利用具有一定黏度、切力、抗高溫、懸浮力強、對水泥漿具有緩凝能力的材料，與鉆井液、水泥漿有很好的相容性，避免頂替液中的雜質和套管內壁未刮干凈水泥顆粒脫落聚集。在一級固井和二級固井時使用一定數量的壓塞液，能有效防止膠塞上部形成混漿和水泥塞。

2）一級注水泥施工結束，待水泥初凝進行二級注水泥施工。因此對替入分級箍下部的液體要求清潔，在條件允許的情況下最好替入清水，如果施工壓力高，清水不能滿足施工壓力要求時，則應替入性能較好的的輕質鉆井液，謹慎直接使用沉砂池中鉆井液。一級碰壓結束后，應密切觀察斷流情況，防止水泥漿回流形成水泥塞。打開分級箍后，循環出多余水泥漿，杜絕循環過程中停泵或放回水，防止雜質堵塞分級箍循環孔。

5 現場應用案例（鹽池-麻黃山）

由于鹽池-麻黃山區塊評價井多為深井，平均井深都在2 500 m以上，為了保證固井質量，多采用分級箍固井技術，這一區域普遍地層承壓能力高，再加上分級箍的使用，基本能夠避免固井漏失現象的發生，油層段封固率能夠得到保證。經過對近兩年該區塊井聲幅圖的對比，發現在麻黃山區塊的黃字號井存在一些共性問題，就是在2 000~2 500 m普遍固井膠結質量較差(圖3)。

從圖3可以看出，這一井段水層多且活躍，固井膠結質量差，雖然未對試油施工造成影響，但嚴重影響固井質量合格率。后期通過微調分級箍位置、固井隊適當加入針對性添加劑等措施，情況有所改善。

圖3 鹽池-麻黃山地區部分井固井質量圖

6 結論及建議

1）免鉆式分級固井技術較好地解決了長封固井段和漏失井的的固井質量問題，效果顯著。

2）免鉆式分級固井技術避免了常規雙級固井需要再次下鉆掃除內套的作業程序，實現了提速提效，降低完井成本，縮短建井周期的目的。

3）施工過程中嚴格執行操作規范，是確保免鉆式分級箍固井成功的必要條件。

4）陜北評價井針對不同區塊的井合理使用分級箍可以明顯提高固井質量。在鹽池-麻黃山區塊地層承壓能力強，適當提高分級箍位置，一級固井壓穩活躍水層，提高封固率。

[1]張明全.固井工程技術[M].北京:中國石化出版社.2007.

[2]陳養龍,田紹臣,李忠慶,等.低壓易漏井固井技術[J].斷塊油氣田,2001,8(5):60-63.

[3]樓一珊,李琪,龍芝輝,等.鉆井工程[M].北京：石油工業出版社,2015.

[4]崔彥立,趙彥彬,閆志剛,等.吐哈油田鉆井工程點控監督體系的探索[J].石油工業技術監督,2016,32（9）:5-9.

[5]王凱,王勝啟,楊姝,等.提升安全環保監督管理實現勘探生產可持續發展[J].石油工業技術監督,2016,32(9):1-4.

The free-drill grading hoop is a kind of tool used for double stage cementing operation,and it is a major improvement on the basis of the drillable grading hoop.The application effect of the free-drill grading hoop in northern Shaanxi evaluation wells are ex?pounded through field application,and the working principle and field operation points of the free-drill grading hoop are discussed, which provides technical support for the popularization and application of the free-drill grading hoop.

free drill grading hoop;well cementing;evaluation well

王梅

2017-04-07

劉丁丁（1984-），男，工程師，現主要從事鉆井監督及管理工作。