【摘要】在分析旋轉(zhuǎn)尾管固井的工藝基礎(chǔ)上，論述了相關(guān)的旋轉(zhuǎn)尾管固井所需條件，及其施工過程中需要注意的問題，最后針對轉(zhuǎn)尾管懸掛器設(shè)計要點和具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行論述，希望能夠有效提高深井尾管固井的技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器；固井工具；工藝；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、引言

目前，大多數(shù)深井都采用尾管固井方式，一方面能夠降低施工費用，節(jié)約大量的套管和水泥，降低施工壓裂，減輕鉆機負擔(dān)，另外一方面，還能有效保護儲層。但是與常規(guī)固井相比，尾管固井技術(shù)存在著其尾管居中度不高而鉆井液“死區(qū)”難以頂替；環(huán)空間隙小，水泥環(huán)薄問題；巖屑沉積易堵塞和管外低返等問題。深井下套管遇阻技術(shù)可以通過旋轉(zhuǎn)尾管固井得到有效解決，還能保證固井質(zhì)量，提高頂替效率。所以，為了更好提高深井固井質(zhì)量，解決上述深井尾管固井存在問題，旋轉(zhuǎn)尾管固井工藝經(jīng)常應(yīng)用于深井尾管固井施工中。

2、旋轉(zhuǎn)尾管固井工藝

2.1旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器的原理

懸掛器上多一個止推軸承，這是旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器與普通尾管懸掛器最大不同之處。在施工過程中，做掛懸掛器以后，上層套管和懸掛器卡瓦相互卡住，在送放工具的驅(qū)動下，仍能旋轉(zhuǎn)卡瓦以下部分，因此，在承受很重懸掛負荷的情況下，該軸承依然能夠保持有效旋轉(zhuǎn)。在液壓脫手方面，未脫手之前，承載尾管串的重力則是依靠S型坐封筒內(nèi)的凹槽和送放工具的有縫夾套的結(jié)合來進行。送放工具內(nèi)的剪切銷釘在懸掛器坐掛后脫手以后就被剪斷，凸塊在活塞推動作用下而向上運動，同時，凸塊下端的承載爪則會收縮在扭矩里面，完成送放工具和S型坐封筒的液壓丟手。在下鉆遇阻的過程中，上部扭矩的傳遞則是靠凸塊和S 型坐封筒上凹槽嚙合完成，從而使得尾管旋轉(zhuǎn)下入。

2.2旋轉(zhuǎn)尾管固井的優(yōu)點

鉆井液的流動性能和水泥漿的頂替效率可以通過轉(zhuǎn)動套管而得以有效改善，還能保證水泥環(huán)與地層的膠結(jié)質(zhì)量，使得井眼和井壁的清洗效果更加明顯，降低施工泵壓。同時，如果在下套管過程中出現(xiàn)相關(guān)的遇卡情況，為了使得套管能夠下入到設(shè)計位置，克服阻力則還可以通過套管串的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。

2.3旋轉(zhuǎn)尾管固井所需條件分析

第一，對固井工藝的要求方面，并不需要特殊的固井工藝，其替漿工藝、注水泥等都和常規(guī)固井相同。

第二，對于井身質(zhì)量與鉆井液方面，與常規(guī)固井相比，旋轉(zhuǎn)尾管固井技術(shù)要求井身質(zhì)量的要求比較高，特別是在較長的裸眼井段情況下，一般要求狗腿度一般不能超過2.50/25m。且要求較低的鉆井液粘度和切力，一般的漏斗粘度控制在50-65s。為了使得井底沉砂掉塊攜帶出井口，應(yīng)該在下套管前而進行充分的鉆井液循環(huán)。

第三，對于套管要求方面，為保證在進行尾管旋轉(zhuǎn)時不損壞套管，要求使用TM、NewVam、NSCC等氣密套管扣型的臺階密封的高扭矩套管。對于針對套管下如遇阻的情況，應(yīng)該考慮采用長圓扣或偏梯扣，以便進行適當?shù)霓D(zhuǎn)動套管串。簡言之，普通扣型套管可以配合可旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器送入，但當遇阻時，能夠進行適當?shù)奶坠艽霓D(zhuǎn)動。

第四，在鉆機設(shè)備的要求方面，最好能夠在有頂驅(qū)的情況下使用，但旋轉(zhuǎn)尾管也是可以通過鉆機轉(zhuǎn)盤進行旋轉(zhuǎn)操作的。方便調(diào)整控制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速這是對于鉆機的基本要求，還能對于轉(zhuǎn)盤扭矩進行監(jiān)測，另外，還應(yīng)該保證靈活好用的轉(zhuǎn)盤剎車系統(tǒng)。

第五，在入井附件的要求方面，螺旋剛性扶正器必須采用，而對于浮箍、浮鞋、球座則并沒有特殊要求。對于水平井及斜井的情況來說，高溫樹脂螺旋剛性減阻扶正器質(zhì)量最小，其過流面積還略大于鋅鋁合金扶正器，能夠起到旋流作用，比較適合使用。

第六，在對旋轉(zhuǎn)水泥頭的要求方面，在固井過程中，水泥頭所連接的鉆桿需要轉(zhuǎn)動，而固井管線并不能旋轉(zhuǎn)，這就需要較為特殊的水泥頭，可以通過抗高壓和高載荷的軸承設(shè)置在水泥頭與鉆桿之間而得以上述要求，在用卡瓦卡住鉆桿并旋轉(zhuǎn)的情況下，保持水泥頭的靜止。水泥頭上部通過NC50扣能夠在有頂部驅(qū)動的鉆機的情況下連接φ127.0mm鉆桿。在較少應(yīng)用頂驅(qū)的陸地鉆井中，通過把一只旋轉(zhuǎn)接頭加入在現(xiàn)有常規(guī)的水泥頭下面，完成與φ127.0mm鉆桿相連，其中旋轉(zhuǎn)接頭上下都可以連接。這樣，井口坐卡瓦轉(zhuǎn)動鉆具，帶動尾管旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)接頭上面的水泥頭并不轉(zhuǎn)動。

3、轉(zhuǎn)尾管懸掛器結(jié)構(gòu)分析

3.1轉(zhuǎn)尾管懸掛器設(shè)計要點分析

（1）坐掛壓力為7～8MPa，丟手壓力為13～14MPa，球座剪斷壓力為18～19MPa。

（2）雙錐雙卡瓦式結(jié)構(gòu)能夠保證懸掛器負荷較大情況下的正常工作，這樣能夠通過增加卡瓦受力面積有效減小坐掛時的局部應(yīng)力。

（3）液缸要隨懸掛器在固井過程中一起進行旋轉(zhuǎn)，相對轉(zhuǎn)動較為容易的銷釘-環(huán)槽結(jié)構(gòu)較為適應(yīng)于液缸與推桿支撐套間結(jié)構(gòu)。

（4）懸掛器軸承在惡劣的井下工況下，容易受到鉆井液及水泥漿中的固相的不良影響，在過大的軸承載荷下造成失效，這里一般采用多組滑動密封軸承，同時考慮到滑動軸承失效后的備用方案，可以上下各安置一副軸承，還能起到一定的輔助滑動作用。軸向載荷的傳遞是通過設(shè)置在液壓丟手工具與密封外殼間的彈性爪結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，這樣能夠保證送入工具在脫手以后能夠迅速分離尾管；為確保丟手成功，預(yù)防液壓丟手失效情況出現(xiàn)，應(yīng)該設(shè)置緊急丟手裝置。

（5）為更好處理井下異常情況，應(yīng)該保證液壓丟手工具的足夠強度。

（6）為實現(xiàn)由鉆具帶動尾管轉(zhuǎn)動的功能，應(yīng)該設(shè)置扭矩傳遞機構(gòu)在丟手工具與密封外殼之間。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計

懸掛器下部連接尾管，而上部連接密封總稱；液壓丟手工具相連于密封總成上端，另外，為保證尾管與送入工具之間密封，密封芯子應(yīng)該安裝在丟手工具的中心管與密封外殼之間；回接筒連接密封總成的上部，為了防止鉆井液中的固相和其他雜物落入到回接筒內(nèi)部，這樣容易引起丟手操作失效，塞帽設(shè)置在液壓丟手工具和回接筒的頂部。

對于旋轉(zhuǎn)懸掛器的關(guān)鍵部件的軸承來說，其設(shè)計直接影響到能否保證旋轉(zhuǎn)尾管作業(yè)順利實施，其主要是用于承受尾管重量，位于上接頭的下方和錐套的上方。在軸承的內(nèi)孔、外圓位置，耐高溫、耐磨的密封圈能夠防止水泥漿中的固相、鉆井液進入軸承軌道，軸承的承載能力和壽命可以在相對潔凈的工況下得以有效保證。

把旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器及尾管送入設(shè)計位置后，懸掛起坐掛以后，液壓丟手工具完成與尾管脫離。尾管在注水泥的過程中，依然可以通過液壓丟手工具進行旋轉(zhuǎn)。連接送入鉆具與尾管的關(guān)鍵部件則是彈性爪，通過進入密封外殼的內(nèi)環(huán)槽的凸臺，彈性爪能夠提起整個尾管。在進行坐掛完畢以后，通過下放鉆具而完成憋壓剪斷液缸剪釘操作，在液壓作用下，彈性爪上行則是由丟手液缸完成，這時能夠從密封外殼的環(huán)槽內(nèi)把彈性爪的凸臺拽出，這樣就完成了鉆具與尾管的丟手。

4、結(jié)語

通過旋轉(zhuǎn)尾管固井施工能夠有效提高鉆井液的流動性能，還能改善水泥漿的頂替效率，降低施工壓裂，減輕鉆機負擔(dān)，還能有效保護儲層。旋轉(zhuǎn)尾管固井獲得成功前提是應(yīng)該做好井身質(zhì)量和清潔的井眼條件等問題，另外，旋轉(zhuǎn)套管還受到扶正器的安放位置和扶正器的型號的影響。

參考文獻

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