延長氣田延303平1井下套管遇阻原因分析及方案優化

白 杰，毛亞軍，余明龍，龐方言，許永華

（陜西延長石油（集團）有限責任公司延長氣田采氣一廠，陜西 延安 716000）

水平井下套管遇阻卡情況普遍存在，處理下套管遇阻，不但會消耗大量人力、物力、財力，還會增加井下安全風險，增大作業成本，影響油氣田開發進度[1]。為了總結經驗教訓，避免類似情況再次發生，下面結合延303平1井下套管遇阻案例，進行了分析總結。

1 基本情況

延長氣田于鄂爾多斯盆地東南部，區內延303平1井是一口三開水平井，位于陜西省延安市延長縣境內，設計斜深3844.06m，目的層位山12段。該井于2019年8月1日開鉆，2019年9月21日17時00分鉆至2714.31m時，計劃下入二開技術套管，當時泥漿密度1.15g/cm3，該井井眼直徑222.2mm，井內套管串結構為Φ177.8mm浮鞋+Φ177.8mm套管2根+Φ177.8mm浮箍+轉換套管+Φ177.8mm套管串+聯頂節。

2 遇阻情況及處理措施

2.1 下套管前通井

該井按設計二開鉆至2860m后，開始單扶通井下至井底，開泵正常，期間無遇阻情況。循環好后起鉆至直井段，后又下至井底循環至振動篩處無砂子，起鉆后測井，2趟傳輸測井至井底，無遇阻遇卡現象。其后下雙扶鉆具組合通井，下鉆至井底也無遇阻現象，循環至振動篩處無砂子后起鉆到直井段，再次下至井底循環，循環2周后注入含塑料小球鉆井液1t至井底，起鉆正常無遇阻顯示。

2.2 下套管遇阻及固井情況

2019年9月21 日2：00開始下套管，期間下套管正常，扶正器按照設計要求下入，17：00下套管至2714m遇阻（設計下深2850m），上提正常，活動幾次后無明顯緩解，接循環頭后單凡爾開泵，泵壓較高，間斷循環頂通，發生滲透性漏失，套管上提下放均有顯示，配堵漏漿進行堵漏；22日堵漏成功，三凡爾開泵泵壓6MPa，泵壓正常，上提下放均有顯示，中部約有0.5m自由段；23日2：30注入濃度8%燒堿水，靜止浸泡解卡，至20：00上提套管未能提出，自由活動間距仍為0.5m；24日16：00-25日9：00套管活動解卡后持續循環下至2775m再次遇阻（設計下深2850m）；26日9：00上提下放位置不動，活動間距2m，泵壓6MPa，現場以活動循環為主；27日1：00注入5噸柴油、解卡劑4桶，進行靜止浸泡解卡。27日13：00后開始間斷的上提下放套管；28日8：00套管未解卡，嘗試活動鉆具，開泵循環，發現泵壓為7MPa，若持續開泵循環，則泵壓繼續上升，28日12：00仍無法活動套管，且循環時環空仍出現憋壓情況，套管繼續下放難度大，且套管鞋處井斜達83°，泥漿性能又不是很理想，再加上井壁極不穩定，存在井壁垮塌而導致無法固井，及井眼報廢的風險，為了降低損失，挽救該井，決定提前實施固井作業，套管最終下深2775m；28日22：00開始固井，直至29日0:34分碰壓，固井施工順利完成。

3 認識與分析

3.1 套管遇阻分析

1）井眼準備方面。該井套管遇阻位置巖性為泥巖，井斜83°，井壁經過長時間循環沖刷，泥餅被破壞，處于近水平段，井壁極不穩定，出現掉塊及垮塌現象，且遇阻位置以下井徑突然減小，套管下放困難，導致套管被卡死。

2）該井下入套管直徑為177.8mm，扶正器直徑為210mm，井眼直徑為222.2mm，套管、扶正器與井眼三者之間的間隙較小，套管又相較鉆桿，與井壁接觸面積大，套管靜止時間過長會導致黏卡[2]。

3）該井套管壁厚為10.36mm，本身剛性較強，水平井井眼軌跡相較直井更為復雜，遇到調整井斜段不易通過，使得套管柱卡在彎曲井段而無法下入。

4）根據施工經驗，該井扶正器采用旋流剛性滾珠扶正器和彈性扶正器交替下入，目前扶正器的選擇及間距，水平井摩阻大對套管的順利下入也會造成一定的影響，所以扶正器間距、用量及選擇還有待優化。

3.2 處理過程認識

3.2.1 套管下放遇阻后固井隊待命及時

套管下放遇阻后，固井隊一直在井場待命，以應對突發情況，為鉆井隊在處理套管遇阻情況時，免去后顧之憂，防止事故進一步擴大，減小損失，這個經驗值得總結和應用。

3.2.2 套管下放遇阻后第一次處理有效

套管下放遇阻后，第一時間活動套管，并開泵循環，避免套管進一步卡死，然后注入濃度8%燒堿水，浸泡解卡，最后解卡成功，起到了一定的處理效果。

3.2.3 第二次處理無效原因

井壁經過長時間循環沖刷，泥餅被破壞，又因遇阻位置井斜達83°，接近水平段，井壁不穩定，出現掉塊及垮塌現象，導致套管被卡死，處理無效。因井筒循環出現憋壓情況，事發突然，需緊急處理，決定提前固井，防止井眼報廢。

3.3 處理對后期施工的影響分析

3.3.1 固井質量分析

經查看延303平1井二開固井質量圖，1030～1380m，1916～2760m，聲幅值顯示 20%以內，屬于固井質量良好。

3.3.2 三開鉆進情況

該井10月22日三開開鉆，鉆井施工一切正常，再未出現掉塊、垮塌、起下鉆遇阻等情況，水平段鉆進1000m，目前該井已經順利完鉆，砂體鉆遇率80.6%，完鉆井深3886m。

4 下步優化方案

1）加強井眼質量控制，保證井眼軌跡圓滑。大力提升地質導向與定向人員的專業素質，同時優化導向和定向軟件技術性能，為井眼質量控制提供堅強的技術保障。

2）優化鉆井液性能，充分發揮鉆井液的潤滑與攜砂作用，清潔凈化井眼，降低下套管時的摩阻，以此來降低卡鉆幾率。

3）合理選用扶正器數量、類型以及間距。①扶正器安放間距太小，套管不易彎曲，通過彎曲段時會變得非常困難。相反，如果扶正器安放間距較大，套管就容易彎曲，但是假如其彎曲過大，受井眼條件的約束，而增加其與井壁的接觸面積，產生更大的摩擦力，影響套管下入井內[3]。②扶正器類型方面，因為滾珠扶正器與井壁接觸方式為滾動接觸，其與井壁接觸面積相比剛性扶正器、彈性扶正器最小，所以滾珠扶正器的摩阻系數最小，建議區內可以推廣使用滾珠扶正器[4]。③考慮扶正器安放間距太小，套管剛度大，易擦掛井壁發生掉塊，從利于套管下入考慮，建議每三根套管安放一個扶正器[5]。

4）合理設計井身結構，降低下套管作業難度。合理選取鉆頭尺寸與套管尺寸，盡量增大井內初始環空間隙，減小套管與井壁接觸面積，從而減小下套管的摩阻力。借鑒本區塊前期經驗，建議開次由三開優化為四開井。

5 結論

為防止下套管遇阻，可從以下方面預防：1）在下套管前期作業中，加強井眼質量控制，特別是斜井段的全角變化率的控制，保證井眼軌跡圓滑，降低下套管阻力。2）注入性能優良的潤滑劑，改善鉆井液的潤滑性能，降低下放摩阻。3）下套管前必須進行通井作業，對阻、卡井段應認真劃眼。單扶通井一次，雙扶通井兩次。一般通井鉆具組合的最大外徑和剛度應不小于原鉆具組合。對于深井、大斜度井和水平井，通井鉆具組合的最大外徑和剛度應不小于下入套管的外徑和剛度。