李 凡，和鵬飛，張 海，袁洪水，程福旺

1.中海石油(中國(guó))天津分公司(天津300452)

2.中海油能源發(fā)展有限公司工程技術(shù)分公司(天津300452)

渤海油田N13井“插旗桿”固井事故處理技術(shù)

李 凡1，和鵬飛2，張 海2，袁洪水2，程福旺2

1.中海石油(中國(guó))天津分公司(天津300452)

2.中海油能源發(fā)展有限公司工程技術(shù)分公司(天津300452)

固井是鉆井作業(yè)中的重要工序，很難有重復(fù)作業(yè)的機(jī)會(huì)，必須一次性實(shí)現(xiàn)質(zhì)量要求。但是由于客觀因素的存在，不可避免地會(huì)發(fā)生某些固井事故，如“插旗桿”事故便是固井事故中的典型。渤海某區(qū)塊N13井在一開444.5mm井眼作業(yè)時(shí)由于軌跡偏料，需要注水泥回填側(cè)鉆，注水泥后水泥漿閃凝發(fā)生“插旗桿”事故。在對(duì)N13井基本情況、事故發(fā)生經(jīng)過做簡(jiǎn)單介紹的基礎(chǔ)上，分析了保證槽口再利用和軌跡防碰可控條件下的淺層“插旗桿”的一些處理思路并在N13井取得成功應(yīng)用。

渤海油田;固井事故;槽口利用;軌跡防碰;磨銑

鉆井是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，固井作業(yè)是鉆井中的一道重要程序，具有不可逆轉(zhuǎn)性，要求作業(yè)時(shí)一次性成功。但是由于一些客觀因素的影響固井事故時(shí)有發(fā)生，如“插旗桿”事故［1-3］?！安迤鞐U”事故是指利用鉆桿進(jìn)行注水泥等非常規(guī)施工時(shí)，發(fā)生水泥凝固將鉆具卡死的事故。渤海油田N13井在一開444.5mm井眼作業(yè)時(shí)，由于表層軌跡偏斜導(dǎo)致注水泥回填側(cè)鉆，在注水泥時(shí)發(fā)生“插旗桿”事故，此類淺層事故的發(fā)生直接影響槽口的再利用和叢式井平臺(tái)整體的軌跡防碰控制。項(xiàng)目組通過深入分析、不斷嘗試，最終成功解決問題，順利完成N13井鉆井作業(yè)。

1 N13井基本情況以及事故概況

1.1 基本情況

N13井是渤海油田某區(qū)塊一口常規(guī)定向井。初期井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:609.6mm隔水導(dǎo)管+444.5mm井眼×339.7mm套管+311.2mm井眼×244.5mm套管，609.6mm隔水導(dǎo)管錘入深度約110m，一開444.5mm井眼初期設(shè)計(jì)中完深度約420m左右，軌跡設(shè)計(jì)自160m左右開始造斜至一開中完達(dá)到18°左右。

實(shí)際作業(yè)時(shí)，一開自161.31m開始造斜，鉆進(jìn)至265.31m時(shí)MWD定向測(cè)斜由磁力工具面轉(zhuǎn)入重力工具面后發(fā)現(xiàn)定向方位偏差較大，如果繼續(xù)鉆進(jìn)不僅不能滿足后續(xù)軌跡控制要求而且會(huì)對(duì)對(duì)周邊其他井產(chǎn)生較大的防碰影響，因此決定注水泥回填側(cè)鉆。下光鉆桿至261m，循環(huán)，注入水泥漿，設(shè)計(jì)封固井底261～84.31m，注入結(jié)束后，拆掉循環(huán)接頭，起鉆即遇阻，最大上提至150t無(wú)法提活鉆具，發(fā)生水泥卡鉆即“插旗桿”事故。

1.2 初期處理

1)大噸位未提活后，立即接頂驅(qū)，首先嘗試循環(huán)出水泥漿。逐漸開泵至排量500L/min，泵壓上升至2.62MPa后逐漸下降至1.84MPa，井口未見返出。

2)循環(huán)未通后，嘗試蹩扭矩至23kN·m，鉆具未旋轉(zhuǎn)。在懸重75～280t之間活動(dòng)鉆具，鉆具未上移;提高排量至3 000L/min，繼續(xù)在75～280t之間活動(dòng)鉆具，觀察泵壓由1.75MPa上升至2.67MPa后穩(wěn)定，井口無(wú)返出。停泵后憋壓1.75MPa，放壓檢查，回水中有少量水泥混漿。

3)倒扣:上提至38t(頂驅(qū)懸重28t)，施加反扭矩至55.8kN·m倒扣。起鉆，共起出139.7mm、S級(jí)鉆桿76.37m，井內(nèi)落魚總長(zhǎng)181.52m，魚頂深度79.81m，隔水導(dǎo)管內(nèi)約有30m。

4)下鉆，沖洗水泥漿、探水泥面至117.31m。

2 后期處理思路與方案

為繼續(xù)實(shí)現(xiàn)N13井、完成槽口的有效利用，考慮防碰軌跡設(shè)計(jì)以及后續(xù)完井分采管柱要求。后期處理形成了2種思路:①打撈井下鉆具法;②不打撈井下鉆具法。

2.1 打撈井下鉆具法

此方法是使用套銑筒套銑井內(nèi)落魚至滿足后續(xù)鉆井作業(yè)深度即可。其存在以下難點(diǎn):

1)井眼、隔水導(dǎo)管尺寸較大，本井又是定向井，鉆桿存在極大的貼邊可能性，增加了套銑及打撈的難度。

2)落井的139.7mm鉆桿鋼級(jí)為S135，耐磨帶最大外徑(182.88mm)與管體外徑(139.7mm)不一，套銑時(shí)鉆桿本體與套銑筒環(huán)空間容易殘留水泥環(huán)，容易掉落卡鉆，影響作業(yè)安全。

2.2 不打撈井下鉆具法

基礎(chǔ)數(shù)據(jù):609.6mm隔水導(dǎo)管內(nèi)徑為558.8mm，139.7mm鉆桿最大外徑182.88mm。理論上如果鉆桿在隔水導(dǎo)管的狀態(tài)是完全貼邊，此時(shí)環(huán)空最大間隙: 558.8-182.88=375.92(mm)。同時(shí)339.7mm套管節(jié)箍外徑365.1mm;244.47mm套管節(jié)箍外徑269.87mm，在完全貼邊狀態(tài)下，存在套管下入的可能性。

如果落魚鉆桿在隔水導(dǎo)管內(nèi)貼邊或者部分偏心，可利用銑錐嘗試磨銑且探索可通過直徑尺寸。由于一開下入244.47mm套管滿足不了后期分采要求，因此要求一開盡量下入339.7mm套管。而339.7mm套管節(jié)箍外徑為365.1mm，因此井眼必須滿足能通過365.1mm鉆具并且有一定環(huán)空容量滿足固井水泥漿上返通道，而隔水導(dǎo)管內(nèi)可利用極限井眼尺寸為375.92mm(鉆桿完全貼邊)，鑒于此表層磨銑最小井眼尺寸為368.3mm。

2.3 方案的確定

通過以上分析，形成了系列方案，以在不斷探索和認(rèn)識(shí)中解決問題。首先嘗試使用較小尺寸銑鞋進(jìn)行套銑，同時(shí)探索落魚鉆桿在隔水導(dǎo)管內(nèi)的狀態(tài)，如果套銑成功，則下入反扣鉆具、倒扣打撈，之后通井鉆水泥塞、側(cè)鉆，如果探得落魚貼邊或者偏心，依次下入311mm、355.6mm、368.3mm銑錐磨銑側(cè)鉆，如圖1所示。

同時(shí)考慮備用方案，特制457.2mm變339.7mm大小頭作為引鞋，連接339.7mm套管座于井口將落魚套住，再下入273.05mm套銑筒，繼續(xù)套銑，套銑成功后下入公錐倒扣，如圖2所示。但是考慮到此方法套銑打撈不確定因素較多，作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，套銑卡鉆以及倒扣不成功的風(fēng)險(xiǎn)極大，只作為最后的備用方案。

圖1 處理方案流程圖

圖2 加大引鞋打撈示意圖

2.4 一開深度的確定與防碰分析

1)如果273mm套銑筒套銑成功，按滿足后續(xù)常規(guī)406mm井眼表層作業(yè)要求只要套銑至出隔水導(dǎo)管鞋且有一定的側(cè)鉆空間余量即可，初步設(shè)計(jì)在160m左右。

2)套銑失敗，進(jìn)入磨銑方案。此方案下磨銑井眼軌跡存在2種可能:一種是沿著原回填軌跡方向，另一種是沿著隔水導(dǎo)管方向向下方走。對(duì)2種情況做井眼防碰分析，如圖3所示，掃描結(jié)果顯示:第一種情況下N13井磨銑軌跡在183m左右與N10井最近防碰距離0.36m;第二種情況下N13井在180m左右與N10井最近距離0.75m。據(jù)此磨銑軌跡控制在170m前結(jié)束，以便給后續(xù)操作留足防碰余量。

圖3 磨銑井眼防碰分析

2.5 其他輔助技術(shù)措施

2.5.1 特制銑錐

處理過程尤其磨銑過程卡鉆風(fēng)險(xiǎn)較高，為保證進(jìn)退均能磨銑，參考現(xiàn)有的銑錐［4-5］，項(xiàng)目組特制了“梭型”銑錐，如圖4所示，以實(shí)現(xiàn)上下磨銑減小卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 “梭型”銑錐示意圖

2.5.2 倒角套管

為保證339.7mm套管順利下入，加工為倒角套管，將常規(guī)管串簡(jiǎn)化為:339.7mm浮鞋+339.7mm倒角套管;339.7mm套管不安裝套管扶正器。

3 處理過程

3.1 套銑

套銑鉆具組合為:273.05mm銑鞋(外徑: 282.57mm，內(nèi)徑:254mm)+273.05mm套銑筒×9根+變扣接頭+203.2mm隨鉆震擊器+變扣接頭+127mm加重鉆桿×3根;下鉆探魚頂深度在79.75m，探水泥面在113m(鉆具過魚頂時(shí)泵壓上漲0.6MPa)。套銑鉆進(jìn)至158m，期間133m以后套銑速度時(shí)快時(shí)慢，150m以后返出全部為砂巖(判斷落魚未進(jìn)入套銑筒內(nèi))，決定嘗試使用原套銑鉆具進(jìn)行第二次套銑，繼續(xù)套銑鉆進(jìn)至165.60m(套銑鉆具最大套銑深度165m)，鉆速及泵壓無(wú)變化。由此基本可以判斷落魚鉆桿在井內(nèi)存在較為嚴(yán)重的偏心狀態(tài)或者已經(jīng)貼邊，如圖5所示。

圖5 落魚與銑鞋在隔水管內(nèi)位置

3.2 磨銑

首先下311.15mm銑錐磨銑探水泥面;然后下355.6mm銑錐磨銑至隔水管鞋以下;最后下368.3mm銑錐擴(kuò)眼加鉆進(jìn)。

1)探水泥面磨銑組合:311mm銑錐+203.2mm浮閥接頭+203.2mm鉆挺×3根+變扣接頭+127mm加重鉆桿×3根，下鉆探水泥面在113m，魚頂位于79.75m順利通過，證明落魚確實(shí)貼邊，存在磨銑通過的可能性。

2)第二趟磨銑組合:355.6mm銑錐+203.2mm浮閥接頭+203.2mm鉆挺×9根+203.2mm隨鉆震擊器+變扣接頭+127mm加重鉆桿×6根，下鉆探水泥面114m。磨銑鉆進(jìn)至173m，磨銑參數(shù):鉆壓:0.5～1t，轉(zhuǎn)速:40rpm，排量:2 800L/min，陀螺定向，循環(huán)至返出干凈，起鉆。

3)起鉆，更換為368.3mm銑錐。下鉆，擴(kuò)眼磨銑至173m，短起修正井壁，擴(kuò)眼鉆具下鉆至79.6m有明顯遇阻顯示，反復(fù)修正魚頭，直至上提下放無(wú)遇卡、遇阻顯示，下鉆至井底，循環(huán)，井底墊稠漿35m3，起鉆，順利下入339.7mm套管到位。

4 結(jié)論

1)淺層發(fā)生“插旗桿”固井事故后，初期處理方式建議為大排量循環(huán)配合大噸位活動(dòng)鉆具嘗試解卡，如不成功后采用倒扣法倒出上部鉆具，再次下入鉆具嘗試沖洗水泥漿。

2)海上叢式井淺層軌跡防碰要求高，在處理事故、保證槽口可再用的同時(shí)，對(duì)軌跡的防碰控制需要做充足準(zhǔn)備。

3)對(duì)于大尺寸隔水導(dǎo)管內(nèi)存在鉆桿等落魚時(shí)，落魚狀態(tài)需要不斷嘗試不斷認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上確定合適的解決方案是成功的第一步，從N13井情況看淺層造斜定向井鉆桿類落魚貼邊或者偏心的可能性極大。

4)磨銑作業(yè)，銑錐尺寸應(yīng)按卡鉆風(fēng)險(xiǎn)最小化從小到大逐步嘗試，銑錐選擇以進(jìn)、退均可磨銑的“梭型”為主。

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Cementing is an important step in well drilling，and it must achieve to the quality requirements once.But because of a variety of factors，sometimes cementing accidents will occur.“Drilling rod stuck”is a typical cementing accident.The accident occurred on N13 well of Bohai Oilfield in 444.5 mm borehole operation.On the basis of introducing the information of N13 well and the process of the accident，the thinking for dealing with the type of accidents is presented，and it is successfully applied to N13 well.

Bohai Oilfield;cementing accident;well slot utilization;track anti-collision;milling

王梅

2015-01-22

李凡(1979-)，男，工程師，主要從事海洋石油鉆完井技術(shù)監(jiān)督與管理工作。