鄭曉志 徐明會(huì) 杜鵬德

（中國石化石油工程技術(shù)研究院德州大陸架石油工程技術(shù)有限公司，山東德州 253005）

帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置在尾管補(bǔ)救固井中的應(yīng)用

鄭曉志 徐明會(huì) 杜鵬德

（中國石化石油工程技術(shù)研究院德州大陸架石油工程技術(shù)有限公司，山東德州 253005）

引用格式： 鄭曉志，徐明會(huì)，杜鵬德.帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置在尾管補(bǔ)救固井中的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（6）：36-38.

針對(duì)尾管固井中出現(xiàn)的送入鉆具、尾管懸掛器中心管短路及尾管內(nèi)落物造成管內(nèi)憋堵無法建立正常循環(huán)的2種復(fù)雜情況，設(shè)計(jì)出一種帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置用于補(bǔ)救固井。通過文中提出的計(jì)算方法得到在回接裝置上下壓的重量，實(shí)現(xiàn)回接裝置與尾管懸掛器回接筒之間的有效密封，無需坐掛及解封，固井后可直接提出，保證了送入鉆具的安全。膠塞系統(tǒng)的使用在水泥漿與鉆井液之間起到了有效的隔離和替漿到量碰壓的作用，提高了水泥漿的頂替效率，保證了尾管補(bǔ)救固井質(zhì)量。

尾管固井； 循環(huán)短路； 管內(nèi)憋堵； 膠塞；回接裝置； 補(bǔ)救固井

尾管固井在各類固井作業(yè)中屬于技術(shù)難度及風(fēng)險(xiǎn)較大的復(fù)雜作業(yè)，尾管送放到位后容易造成循環(huán)短路的問題［1］，無法直接固井。針對(duì)此種復(fù)雜情況，目前國內(nèi)外普遍采取的固井補(bǔ)救方案如下：（1）管內(nèi)落物造成的憋堵情況，丟手后起出送入鉆具，下小鉆頭掃穿全部附件，下可回收式管內(nèi)封隔器或水泥式承流器至尾管懸掛器以下1～2根套管內(nèi)坐封，用測(cè)試遲到時(shí)間的方式驗(yàn)證循環(huán)正常，固井時(shí)用重漿頂替水泥漿到位，封隔器解封后起出送入鉆具［2］；（2）送入鉆具刺漏或懸掛器中心管密封失效造成循環(huán)短路的情況，丟手后起出送入鉆具，直接下入可回收式管內(nèi)封隔器或水泥式承流器至懸掛器以下1～2根套管內(nèi)坐封，用測(cè)試遲到時(shí)間的方式驗(yàn)證循環(huán)正常，按照尾管固井施工流程進(jìn)行固井，封隔器解封后起出送入鉆具。

采用可回收式管內(nèi)封隔器進(jìn)行補(bǔ)救固井時(shí)，需要在套管內(nèi)實(shí)現(xiàn)坐封及解封的操作，固井后水泥漿返至懸掛器以上，如果封隔器解封困難，送入鉆具被水泥漿封固在套管內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)極大。采用可回收式管內(nèi)封隔器或者水泥式承流器時(shí)，為防止替空事故的發(fā)生，在固井施工時(shí)需要精確計(jì)量替漿量，但是如果鉆井液與水泥漿沒有有效隔離造成混漿，井底附近水泥石膠結(jié)強(qiáng)度將大幅度地降低，因此補(bǔ)救固井質(zhì)量無法保證。

采用新設(shè)計(jì)的可提出式回接裝置，充分利用了與尾管懸掛器回接筒配套的回接插頭裝置，無需坐掛及解封操作，固井后可直接提出，保證了送入鉆具的安全。鉆桿膠塞與尾管膠塞的使用對(duì)水泥漿與鉆井液之間起到了有效的隔離，實(shí)現(xiàn)替漿到量碰壓的作用，提高了固井時(shí)水泥漿的頂替效率［3］，保證了尾管補(bǔ)救固井質(zhì)量。

1　裝置結(jié)構(gòu)

近年來，隨著特殊井、復(fù)雜井的不斷增多，常規(guī)的回接裝置難以滿足要求，德州大陸架公司開發(fā)特制回接裝置，其中包括：提出式回接裝置、封隔式回接裝置、短回接式回接裝置，并在現(xiàn)場(chǎng)處理復(fù)雜情況時(shí)得到應(yīng)用，其回接裝置在川東北地區(qū)高壓氣井應(yīng)用效果也較好［4-5］。結(jié)合可提出式回接裝置與短回接裝置的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置，用于尾管補(bǔ)救固井。帶膠塞可提出式回接裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置

帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置由鉆桿膠塞、提拉短節(jié)、扶正塊、變扣接頭、回接插頭、中心管、尾管膠塞短節(jié)、尾管膠塞等結(jié)構(gòu)組成，在提拉短節(jié)上套入扶正塊并用內(nèi)六方螺釘固定，在上層套管內(nèi)起扶正作用，在下入過程中確保回接插頭居中且保護(hù)密封圈組及尾管膠塞不受磨損，中心管下部連接尾管膠塞短節(jié)，用剪釘將尾管膠塞連接在尾管膠塞短節(jié)上。回接插頭為尾管懸掛器回接配套工具，鉆桿膠塞與尾管膠塞均為尾管懸掛器配套膠塞。本裝置中心管內(nèi)徑與尾管懸掛器中心管內(nèi)徑一致。

2　工作原理

尾管補(bǔ)救固井管串如圖2所示。送入鉆具與帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置通過提拉短節(jié)直接連接，將回接裝置送放到位后，繼續(xù)下放鉆具使回接裝置進(jìn)入尾管懸掛器回接筒內(nèi)，經(jīng)過計(jì)算后在回接裝置上下壓一定重量，防止固井頂替水泥漿過程中回接裝置被頂出。回接插頭設(shè)計(jì)的密封圈組可實(shí)現(xiàn)回接插頭與回接筒內(nèi)壁之間的密封［6］。

循環(huán)至滿足固井要求后進(jìn)行固井施工，頂替水泥漿時(shí)鉆桿膠塞在送入鉆具內(nèi)起到隔離鉆井液與水泥漿的作用，當(dāng)鉆桿膠塞到達(dá)尾管膠塞位置，兩者組合成為1個(gè)復(fù)合膠塞，憋壓剪斷尾管膠塞剪釘，復(fù)合膠塞脫離尾管膠塞短節(jié)，繼續(xù)在套管內(nèi)下行并起到隔離鉆井液與水泥漿的作用，復(fù)合膠塞運(yùn)行至塞箍位置碰壓，泄壓后直接上提鉆具使回接裝置與尾管懸掛器回接筒脫離。

圖2　尾管補(bǔ)救固井管串

3　關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算

尾管懸掛器回接筒內(nèi)徑與回接裝置提拉短節(jié)內(nèi)徑不一致，兩者之間存在1個(gè)環(huán)形面積，因此在固井施工中頂替水泥漿時(shí)，尾管懸掛器回接筒位置內(nèi)外壓強(qiáng)差作用在此環(huán)形面積上會(huì)對(duì)回接裝置產(chǎn)生一個(gè)向上的作用力，為防止在頂替過程中回接插頭被頂出回接筒而導(dǎo)致密封失效，下到位后要在回接裝置上下壓一定重量，該重量要大于作用在回接裝置上的向上作用力。尾管懸掛器回接筒位置環(huán)形截面如圖3所示。

根據(jù)壓力計(jì)算公式得到以下計(jì)算公式

圖3　尾管懸掛器回接筒位置環(huán)形截面

式中，F(xiàn)為作用在回接裝置上的向上作用力，t；Δp為尾管懸掛器回接筒位置內(nèi)外壓差，MPa；S為回接裝置提拉短節(jié)內(nèi)壁與尾管懸掛器回接筒內(nèi)壁形成的環(huán)形截面積，mm2；pf為尾管懸掛器以下套管內(nèi)外循環(huán)摩阻壓耗之和，MPa；Δρi為頂替到位后環(huán)空與管內(nèi)對(duì)應(yīng)位置第i段水泥漿與鉆井液密度差，g/cm3；g為重力加速度，取9.81 m/s2；hi為頂替到位后第i段水泥漿在環(huán)空中垂直長度，m；D為尾管懸掛器回接筒內(nèi)徑，mm；d為提拉短節(jié)內(nèi)徑，mm。

尾管懸掛器以下套管內(nèi)外循環(huán)摩阻壓耗之和pf通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量估算得到，具體操作為：

（1）回接裝置插入尾管懸掛器回接筒之前測(cè)量設(shè)計(jì)替漿排量下的循環(huán)壓力p1；

（2）回接裝置插入后預(yù)先下壓30 t，測(cè)量設(shè)計(jì)替漿排量下的循環(huán)壓力p2；

（3）尾管懸掛器以下套管內(nèi)外循環(huán)摩阻壓耗之和pf為兩者之差。其余參數(shù)均可根據(jù)固井施工設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及工具參數(shù)得到。

4　應(yīng)用實(shí)例

國內(nèi)某油田某區(qū)塊儲(chǔ)氣井設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)為五開次，三開下入?244.5 mm尾管固井，四開下入?177.8 mm尾管固井，五開?152.4 mm井眼裸眼完井。該區(qū)塊在2013年出現(xiàn)3次尾管固井復(fù)雜情況，1號(hào)井?177.8 mm尾管下到位后循環(huán)時(shí)出現(xiàn)尾管懸掛器中心管密封失效復(fù)雜情況；2號(hào)井?244.5 mm尾管下到位后出現(xiàn)管內(nèi)憋堵復(fù)雜情況；3號(hào)井在五開鉆進(jìn)中出現(xiàn)?177.8 mm油層尾管偏磨嚴(yán)重繼而擠毀的復(fù)雜情況，?127 mm修補(bǔ)尾管下到位后出現(xiàn)管內(nèi)憋堵復(fù)雜情況。

1號(hào)井采用可鉆除式水泥承流器進(jìn)行補(bǔ)救固井，水泥式承流器水眼小壓耗大，固井時(shí)頂替排量小，且水泥漿與鉆井液直接接觸，頂替效率差，CBL測(cè)井顯示聲幅值大于40%，固井質(zhì)量不合格，且該井存在高壓水層，后期井口環(huán)空出水，高壓水層未能得到有效封固；2、3號(hào)井采用帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置，中心管內(nèi)徑大壓耗相對(duì)較小，且有膠塞系統(tǒng)，固井時(shí)水泥漿與鉆井液得到隔離，提高了固井頂替效率，CBL測(cè)井顯示聲幅值小于20%，固井質(zhì)量合格。

5　結(jié)論及建議

（1）帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置可以應(yīng)用于送入鉆具、尾管懸掛器中心管短路及管內(nèi)落物造成管內(nèi)憋堵無法建立正常循環(huán)兩種尾管固井復(fù)雜情況下的后續(xù)補(bǔ)救固井作業(yè)。

（2）回接裝置下壓重量計(jì)算方法能夠防止回接裝置被頂出尾管懸掛器回接筒，確?；亟友b置與回接筒之間有效密封。

（3）帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置中心管內(nèi)徑較水泥式承流器及封隔器內(nèi)徑大，節(jié)流壓差小，且膠塞系統(tǒng)的應(yīng)用能夠隔離鉆井液與水泥漿，極大地提高了頂替效率，保證了尾管補(bǔ)救固井質(zhì)量。

（4）帶膠塞系統(tǒng)可提出式回接裝置在應(yīng)用時(shí)，無需坐掛及解封操作，確保了送入鉆具的安全，建議以后在此類尾管補(bǔ)救固井時(shí)采用此裝置。

［1］劉春文，沈海超，袁濟(jì)華，等.尾管固井短路復(fù)雜情況及其補(bǔ)救固井方案［J］.中國海上油氣，2013，25（3）：53-56.

［2］許勁翔，徐天用.異常狀態(tài)下的尾管固井技術(shù)［J］.鉆采工藝，2002，25（6）：12-13.

［3］秦金立，蘇同.國外固井膠塞研究新進(jìn)展［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（1）：39-42.

［4］馬蘭榮，白曉靜，朱和明，等.尾管回接裝置及其在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2008，37（9）：88-90.

［5］馬開華，馬蘭榮，陳武君.高壓油氣井尾管回接固井新技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2005，27（3）：22-23.

［6］吳柳根，滕照正，侯婷，等.國內(nèi)尾管固井完井技術(shù)現(xiàn)狀［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2013，42（10）：52-56.

（修改稿收到日期 2015-08-13）

〔編輯 薛改珍〕

Application of retrievable tie-back device of system with rubber plug in remedial cementing with liner

ZHENG Xiaozhi，XU Minghui，DU Pengde
（Shelfoil Petroleum Equipment & Serνices Co. Ltd.，Research Institute of Petroleum Engineering，SINOPEC，Dezhou 253005，China）

In view of the complex conditions in running drill string and mandrel short circuit in liner hanger as well as fish in liner which plugs the liner and so normal circulation cannot be established during liner cementing，this paper has designed a retrievable tieback device in a system with rubber plug for remedial cementing. Through the calculation method presented in this paper，the downward weight on this tie-back device can be obtained，so the tie-back device can be effectively sealed with the tieback barrel on liner hanger without hanging and unsetting. This tie-back device can be retrieved out directly after cementing job is finished，hence ensuring the safety of running drill strings. The application of the rubber plug system plays a role of effective isolation between cement slurry and drilling fluid and bumping pressure when enough volume of slurry is displaced，which improves the displacement efficiency of cement slurry and ensures the quality of liner remedial cementing.

liner cementing； circulation short circuit； in-liner plugging； rubber plug； tie-back device； remedial cementing

TE26

B

1000-7393（ 2015 ） 06-0036-03 doi:10.13639/j.odpt.2015.06.009

鄭曉志，1962年生。1988年畢業(yè)于石油大學(xué)采油專業(yè)，現(xiàn)主要從事固井完井工具設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)研究，副總經(jīng)理。電話：0534-2670118。 E-mail：zxz@shelfoil.com。