董波 楊健 蔣斌

（西南油氣分公司工程監(jiān)督中心，四川 德陽 618000）

雙效防磨技術(shù)在川西深井的應(yīng)用

董波 楊健 蔣斌

（西南油氣分公司工程監(jiān)督中心，四川 德陽 618000）

川西深井鉆井中存在套管嚴(yán)重磨損的問題，給后續(xù)施工和氣井安全生產(chǎn)帶來了隱患。為了保護(hù)套管，分析了川西深井套管磨損的原因，制定了相應(yīng)的防磨方案，由此形成了雙效防磨技術(shù)，并在2口深井開展了現(xiàn)場應(yīng)用。結(jié)果表明，該技術(shù)使用后能明顯減少套管磨損率，降低摩阻，確保井筒承壓能力達(dá)到施工要求，同時具有安全可靠、操作方便等特點(diǎn)，建議推廣使用。

套管；磨損；雙效防磨；川西

隨著川西勘探開發(fā)逐漸向復(fù)雜地層、深井及超深井方向發(fā)展，套管磨損問題日漸突出。在近2年施工的11口井中，套損井占到7口。例如，X101井完井后實(shí)施清水壓裂，施工壓力67.6 MPa時，發(fā)現(xiàn)φ177.8 mm套管在井口段0～50 m破損、3 663 m處被擠變形，因套損事故損失時間約42 d，嚴(yán)重影響了工程施工進(jìn)度和油氣開發(fā)進(jìn)程。如何做好鉆井過程中的套管防磨減磨工作，是關(guān)系到油氣井使用壽命和開發(fā)效果的重要因素之一，也是當(dāng)前急需解決的技術(shù)難題。因此，開展了防磨技術(shù)研究。

1 套管磨損原因

1.1 井口不正或井眼軌跡復(fù)雜

由于井口“三點(diǎn)一線”不正或井眼存在全角變化率較大的井段，造成鉆進(jìn)中鉆具磨損井口段和全角變化率較大井段的油層套管，致使磨損后的油層套管剩余強(qiáng)度不能滿足完井試壓、測試、儲層改造及開采等施工要求［1］。

1.2 鉆井周期長

鉆具磨損套管的形式一般有2種：鉆進(jìn)過程中的旋轉(zhuǎn)磨損與起下鉆過程中的拉壓磨損。深井鉆井周期較長，井眼深，井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致鉆進(jìn)時間長和起下鉆頻繁，從而造成鉆具對套管的頻繁旋轉(zhuǎn)磨損和拉壓磨損，最終導(dǎo)致套管嚴(yán)重磨損。

1.3 防磨措施不合理

雖然深井鉆井過程中采取了一定的防磨措施，但防磨效果不是很理想，主要原因是防磨措施不合理導(dǎo)致了套管磨損事故。具體表現(xiàn)在：

1）防磨接頭材質(zhì)未經(jīng)優(yōu)選；

2）鉆具對套管的側(cè)向力預(yù)測不準(zhǔn)確；

3）防磨接頭安放位置未經(jīng)精細(xì)設(shè)計；

4）鉆進(jìn)中未及時更換受損防磨接頭［2-3］。

2 雙效防磨技術(shù)

井身質(zhì)量、井身結(jié)構(gòu)、套管材料、鉆具運(yùn)動狀態(tài)、鉆井液性能等是引起套管磨損的主要原因，套管磨損的主要形式為黏著磨損、切削磨損、磨蝕磨損、接觸疲勞磨損和磨粒磨損等。川西深井的前期鉆井中已經(jīng)采用改變鉆具組合、優(yōu)化鉆井參數(shù)、調(diào)整三點(diǎn)一線、鉆具組合上增加防磨接頭等一系列套管減磨措施，但有的井仍出現(xiàn)套管嚴(yán)重磨損的情況。于是改變防磨技術(shù)思路，研究了套管雙效防磨技術(shù)，即采用機(jī)械防磨和化學(xué)防磨相結(jié)合的方案［4］。機(jī)械防磨是指采用防磨接頭，改善與套管單點(diǎn)接觸時造成的磨損；化學(xué)防磨是指在鉆井液中加入減磨劑，有效降低全井段的磨損率［5］。

2.1 應(yīng)用TFF系列防磨接頭

該類防磨接頭采用新型的表面材料和非金屬材料，具有多方面的優(yōu)點(diǎn)：1）大幅度降低套管磨損；2）防磨接頭表面的防磨套摩擦系數(shù)極低，具有較強(qiáng)的自潤滑性能；3）自身具有較高的耐磨性；4）結(jié)構(gòu)合理，無鑲嵌件，使用安全可靠；5）整體式接頭采用40鉻鎳錳鋼或42鉻鉬鋼，強(qiáng)度符合要求。

2.2 應(yīng)用AFC7101鉆井液用減磨劑

AFC7101是一種由多種抗磨材料在高溫下合成的有機(jī)產(chǎn)品，耐溫達(dá)200℃。減磨劑中含有的多種活性基團(tuán)能夠迅速吸附在鉆具和套管表面，形成高強(qiáng)度保護(hù)膜，從而降低鉆進(jìn)和起下鉆過程中鉆具對套管的磨損，起到保護(hù)套管的目的。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在現(xiàn)場鉆井液（密度為2.20 g·cm－3）中加入減磨劑后，鉆井液的極壓潤滑系數(shù)降低幅度達(dá)到27.40%（見表1）。同時，該處理劑具有降低摩阻、降低泥漿泵的修理時間等多方面的作用。在無固相或低固相鉆井液中推薦加量為0.3%～0.5%，在高密度鉆井液中推薦加量為1.0%～3.0%。

表1 加入減磨劑后的極壓潤滑系數(shù)降低情況

3 現(xiàn)場應(yīng)用

現(xiàn)場應(yīng)用雙效防磨技術(shù)主要有2項(xiàng)準(zhǔn)備工作：一是通過計算鉆井側(cè)向力來確定防磨接頭安放位置；二是通過與現(xiàn)場的配伍性實(shí)驗(yàn)來檢測減磨劑的配伍性。

3.1 X202井

3.1.1 準(zhǔn)備工作

X202井φ193.7 mm套管下深4 689.42 m。收集X202井的井身結(jié)構(gòu)、鉆井參數(shù)、井斜數(shù)據(jù)、鉆井液性能，通過軟件計算發(fā)現(xiàn)存在5個側(cè)向力異常段。設(shè)計防磨接頭的安放位置為：

井口以下300 m，100 m 1只，共3只；井深 640～790 m，50 m 1只，共3只；井深 865～1 570 m，100 m 1只，共7只；井深2 100～2 050 m，安放1只。全井共安放14只。

現(xiàn)場鉆井液與減磨劑AFC7101的配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，減磨劑不僅不會影響鉆井液性能，而且能顯著降低鉆井液的中壓失水量，與鉆井液配伍性能良好（見表2）。

表2 AFC7101減磨劑與X202井鉆井液配伍性評價

3.1.2 現(xiàn)場應(yīng)用情況

對于套管磨損情況，現(xiàn)場主要通過鉆井中的磁鐵吸附量來檢測?，F(xiàn)場檢測表明：未加入減磨劑前，鉆進(jìn)過程中磁鐵吸附量為63.89 g·h－1；只加入2%AFC7101減磨劑后，磨損量降低38.17%；井下安裝5個防磨接頭后，磨損量降低65.7%；而按設(shè)計加入15只防磨接頭后，磨損量降低72.75%（見圖1）。與鄰井X5井同層段的磁鐵吸附量對比表明，X202井采用的雙效防磨技術(shù)效果明顯（見圖2）。

3.2 X301井

X301井同樣是在φ193.7 mm套管中進(jìn)行應(yīng)用，該井三開井深5 000 m，井斜角達(dá)56.42°。井眼側(cè)向力計算發(fā)現(xiàn)有4個側(cè)向力異常段，據(jù)此設(shè)計了相應(yīng)的防磨接頭安放位置?，F(xiàn)場試驗(yàn)表明，減磨劑AFC7101與鉆井液的配伍性能良好。

該井加入減磨劑后，現(xiàn)場應(yīng)用效果顯著，摩阻由80～100 kN降為60～80 kN，扭矩由8 kN·m降為5 kN· m。從現(xiàn)場磁鐵吸附量的檢測情況來看，采用雙效防磨技術(shù)后，吸附量由1 050 g·h－1降為133 g·h－1，大幅度降低了鉆具與套管的磨損程度（見圖3）。該井完鉆后對全井筒成功試壓60 MPa，滿足后續(xù)施工要求，達(dá)到了保護(hù)套管的目的。

同時，雙效防磨技術(shù)在川東北地區(qū)的HB1-1D井中開展了應(yīng)用，也取得了良好的效果。

4 結(jié)論

1）雙效防磨技術(shù)采用機(jī)械和化學(xué)防磨相結(jié)合，能有效減少防磨接頭位置不易確定帶來的失誤，并能對井下套管實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)，同時增加鉆井液潤滑性，減小鉆具摩阻，降低扭矩。

2）雙效防磨技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用效果顯著，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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Zeng Penghui，Xu Changsheng.Study on casing wear protection technologyinWellPuguang1［J］.West-ChinaExplorationEngineering，2005，17（5）：85－86.

Application of dual-efficiency antiwearing technology in deep well of West Sichuan

Dong Bo Yang Jian Jiang Bin
(Engineering Supervision Center of Southwest Oil and Gas Company,SINOPEC,Deyang 618000,China)

There is severe casing wear during the drilling of deep well in West Sichuan,which brings a hidden trouble for sequent operation and production of gas well.In order to protect casing,this paper analyzed the reason of casing wear and determined the corresponding protecting measures,developing the dual-efficiency antiwearing technology.This technology has been applied in two deep wells on site.Results show that the ratio of casing wear and friction decrease obviously,which ensures the ability of borehole pressurization to meet the operation demand.The dual-efficiency antiwearing technology has the characteristics of safety,reliability and easy operation,and is recommended for popularizing.

casing,wearing,dual-efficiency antiwearing technology,West Sichuan.

TE931+.2

A

2010-02-02；改回日期：2010-07-19。

董波，男，1976年生，工程師，主要從事鉆井液與完井液研究工作。E-mail：dongbo12@163.com。

（編輯 趙衛(wèi)紅）

1005-8907（2010）05-614-03

董波，楊健，蔣斌.雙效防磨技術(shù)在川西深井的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：614-616.

Dong Bo，Yang Jian，Jiang Bin.Application of dual-efficiency antiwearing technology in deep well of West Sichuan［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：614-616.