陳玉書

川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司

新型雙卡瓦高溫高壓尾管懸掛器的研制與應(yīng)用

陳玉書

川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司

陳玉書.新型雙卡瓦高溫高壓尾管懸掛器的研制與應(yīng)用.天然氣工業(yè),2010,30(8):48-50.

劍門1井是國內(nèi)罕見的井深超過7 000 m的深井、井底溫度為161℃,149.2 mm小井眼與127.0 mm尾管形成的小間隙環(huán)形通道長達(dá)2 007 m,尾管懸重為62 t,現(xiàn)有的127.0 mm單卡瓦尾管懸掛器已不能滿足深井固井的要求。為此,通過技術(shù)攻關(guān)和研究設(shè)計(jì),將原有的單液缸單卡瓦設(shè)計(jì)成雙液缸雙卡瓦結(jié)構(gòu),增加了承載能力;采用高溫、高壓密封件增強(qiáng)了密封和耐高溫性能;最終研制成功了127.0 mm雙卡瓦高溫、高壓尾管懸掛器。其工作原理為:在固井作業(yè)下套管時(shí)將它連接于尾管柱頂部下入井內(nèi),懸掛作業(yè)時(shí)從井口投球到球座,加注液壓使懸掛器上下液缸同時(shí)工作,分別推動(dòng)上下卡瓦上行張大卡在上層套管內(nèi)壁上,以實(shí)現(xiàn)尾管懸掛的功能。該新型工具在劍門1井的應(yīng)用成功,解決了超深井高溫、高壓長尾管懸掛固井的技術(shù)難題,為類似超深井、高溫、高壓井和具有小間隙長尾管特點(diǎn)的高難度尾管固井提供了經(jīng)驗(yàn)。

深井 超深井 雙卡瓦 高溫 高壓 尾管 懸掛器 研制 應(yīng)用

DO I:10.3787/j.issn.100020976.2010.08.013

劍門1井是中國石油西南油氣田公司、中國石油川慶鉆探工程有限公司部署,由川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司承鉆的重點(diǎn)預(yù)探井。該井完鉆井深為7 009 m,井底溫度高達(dá)161℃,149.2 mm小井眼長達(dá)2 007 m。根據(jù)鉆井工程設(shè)計(jì)要求,采用127.0 mm尾管懸掛固井封固5 002～7 009 m長裸眼井段。該井具有高溫、高壓和高載荷的特點(diǎn),采用現(xiàn)有的127.0 mm單卡瓦尾管懸掛器已不能滿足深井固井的要求。為解決劍門1井超深井高溫、高壓長尾管懸掛固井技術(shù)難題,川慶鉆探工程公司井下作業(yè)公司進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān),設(shè)計(jì)研制了一套“127.0 mm雙卡瓦高溫、高壓尾管懸掛器”,通過試驗(yàn)檢測達(dá)到了相關(guān)技術(shù)要求,2008年投入劍門1井127.0 mm尾管懸掛固井現(xiàn)場應(yīng)用獲得成功。

1 尾管懸掛技術(shù)難點(diǎn)

1.1 長尾管超負(fù)荷技術(shù)難點(diǎn)

1.2 高溫、高壓技術(shù)難點(diǎn)

2 尾管懸掛器設(shè)計(jì)方案

2.1 提高承載能力

1)針對(duì)長尾管超負(fù)荷技術(shù)難點(diǎn),設(shè)計(jì)采用高強(qiáng)度厚壁管做中心管可提高承載能力,選用35CrMo調(diào)質(zhì)管材可安全承載126 t,如選 TP2CQ140優(yōu)質(zhì)管材可安全承載143 t。

2)設(shè)計(jì)將單缸單卡瓦修改為雙缸雙卡瓦結(jié)構(gòu),雙缸雙卡瓦上下分別獨(dú)立互相補(bǔ)償,擴(kuò)大懸掛作用面積,增強(qiáng)懸掛可靠性、安全性和承載能力,達(dá)到一個(gè)新的技術(shù)水平。

2.2 提高耐高溫、高壓性能

針對(duì)高溫、高壓技術(shù)難點(diǎn),設(shè)計(jì)選用具有耐高溫、高壓性能的氟橡膠材料作為密封件和相關(guān)附件。這樣可使懸掛器滿足該井161℃和30 M Pa以上的高溫、高壓應(yīng)用要求。

3 基本結(jié)構(gòu)和工作原理

3.1 基本結(jié)構(gòu)

圖1127.0 mm雙卡瓦高溫、高壓尾管懸掛器示意圖

3.2 工作原理

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 入井準(zhǔn)備工作

入井前在現(xiàn)場檢查懸掛器銷釘及螺紋連接各部并進(jìn)行調(diào)整,喇叭口內(nèi)灌滿機(jī)油加蓋黃油再上好防護(hù)帽,以防鉆屑或?yàn)V餅進(jìn)入喇叭口導(dǎo)致粘卡。

4.2 送入鉆柱稱重

基重:頂驅(qū)游車基重為30 t。

停泵:靜止為130 t,上提131 t,下放126 t;轉(zhuǎn)動(dòng)129 t,無回轉(zhuǎn)。

開泵:靜止為129 t,上提130 t,下放125 t;轉(zhuǎn)動(dòng)128 t,無回轉(zhuǎn)。

4.3 試通膠塞

4.4 套管柱稱重

稱重為92 t(含頂驅(qū)30 t),其中套管柱為62 t。

4.5 全管柱稱重

全管柱組合:頂驅(qū)游車+鉆桿柱+套管柱。

停泵:靜止為192 t,上提196 t,下放188 t。

開泵:靜止為190 t,上提194 t,下放186 t。

4.6 懸掛作業(yè)

4.7 注水泥施工

注先導(dǎo)漿20 m3,沖洗地面管線,清水試壓為30 M Pa,裝膠塞。注抗鈣隔離液13 m3,密度為1.87 g/cm3,排量為0.8 m3/min;注領(lǐng)漿4.0 m3,密度為1.90 g/cm3,排量為0.8 m3/min;注緩凝水泥漿11.0 m3,密度為1.92 g/cm3,排量為0.8 m3/m in。注快干水泥漿6.5 m3,密度為1.92 g/cm3,排量為0.8 m3/min。開擋鎖倒閘門沖管線,注藥水頂膠塞1 m3。替鉆井液13 m3,密度為 1.87 g/cm3,排量 為0.8 m3/min,替抗鈣隔離液7.0 m3,替鉆井液20 m3,密度為1.87 g/cm3,排量為0.8 m3/m in,替清水3.8 m3碰壓,壓力由20 M Pa上升至23 M Pa,起鉆2柱正循環(huán)用洗井140.0 m3,再起鉆3柱灌滿鉆井液,關(guān)井憋壓10 M Pa候凝,施工順利結(jié)束。

5 結(jié)論

1)面對(duì)國內(nèi)罕見的7 000 m超深井劍門1井高溫、高壓小間隙長尾管技術(shù)難題,新研制的“127.0 mm雙卡瓦高溫、高壓尾管懸掛器”首次應(yīng)用順利成功,又一次拓展了尾管懸掛器的適用范圍和適應(yīng)能力,積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2)本次高難度施工使川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司研制的新型127.0 mm雙卡瓦高溫、高壓尾管懸掛器經(jīng)受了嚴(yán)峻考驗(yàn),對(duì)類似超深井、高溫、高壓井以及小間隙長尾管井的固井具有進(jìn)一步的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3)對(duì)于高難度復(fù)雜井的尾管固井施工,施工前應(yīng)充分做好井眼準(zhǔn)備,調(diào)整好井內(nèi)鉆井液性能,強(qiáng)化通井措施,保持平滑、穩(wěn)定、通暢的井眼質(zhì)量是下套管的必要條件,以確保下套管無阻卡,安全順利下到預(yù)定位置?，F(xiàn)場施工保持嚴(yán)密組織、嚴(yán)格要求、精心設(shè)計(jì)、完善措施、充分準(zhǔn)備、重點(diǎn)把關(guān)可促使固井施工順利完成。

[1]吳奇.井下作業(yè)工程師手冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002.

[2]袁光杰,夏焱,李根生,等.井下套管閥下入深度的計(jì)算方法[J].天然氣工業(yè),2009,29(2):73275.

[3]丁士東,周仕明,陳雷.川東北地區(qū)高溫高壓高含硫氣井配套固井技術(shù)[J].天然氣工業(yè),2009,29(2):58260.

[4]馬勇,姚坤全,常洪渠,等.提高高壓氣井套管回接固井質(zhì)量的技術(shù)[J].天然氣工業(yè),2009,29(2):61263.

2010204226 編輯 鐘水清)

中國石油天然氣集團(tuán)公司項(xiàng)目“特殊井鉆完井技術(shù)及配套技術(shù)研究”(編號(hào):2008D22403)。

陳玉書,1954年生,工程師;1990年畢業(yè)于原西南石油學(xué)院鉆井專業(yè);從事固井工程、固井工具等相關(guān)設(shè)計(jì)、科研及現(xiàn)場應(yīng)用工作。地址:(610051)四川省成都市成華區(qū)二環(huán)路北四段瑞豐巷6號(hào)。電話:15982438306。E-mail:chenyushu136@163.com