周偉勤, 周啟成, 華宇鵬, 馮小琴

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套管損壞水平井的鉆磨橋塞技術(shù)應(yīng)用

周偉勤1,2, 周啟成3, 華宇鵬3, 馮小琴3

（1. 西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院， 陜西 西安 710065； 2. 陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075；3. 中石化中原石油工程有限公司，河南 濮陽 457001）

隨著水力泵送橋塞分段多簇體積壓裂技術(shù)在頁巖氣儲(chǔ)層的廣泛應(yīng)用，常會(huì)遇到橋塞無法全部鉆除影響壓裂效果的情況，本文通過對(duì)鉆橋塞異常情況原因進(jìn)行了分析，并制定了相應(yīng)的對(duì)策。但對(duì)于水平段發(fā)生套管損壞的井，由于施工風(fēng)險(xiǎn)大，是否采取修套措施需慎重考慮。本文介紹了YSH-2井鉆塞期間發(fā)現(xiàn)水平段套管損壞，通過現(xiàn)場(chǎng)施工情況的分析，并應(yīng)用井下成像技術(shù)確定井下狀況，研制應(yīng)用套銑+鋼絲復(fù)合撈筒一次修套、打撈成功，為順利鉆除井內(nèi)剩余橋塞提供了良好的井筒狀況。

橋塞；磨鞋；套銑；鋼絲撈筒；套損

水平井由于造斜段和水平段摩擦力影響，井內(nèi)管柱受力復(fù)雜，井口扭矩及鉆壓無法有效傳遞到水平段，因此在直井中采用的套銑、磨銑等技術(shù)也不能在水平井中得到較好的應(yīng)用。同時(shí)在水平井磨銑施工中管柱緊貼套管低邊，環(huán)空流體速度上下偏差大,碎屑在水平段易沉降堆積，盡管采用大排量洗井，鉆屑仍難以循環(huán)至地面導(dǎo)致管柱被卡。所以水平井的磨銑作業(yè)安全性是考慮的重點(diǎn)。

1 工藝技術(shù)難點(diǎn)

1.1 易鉆復(fù)合橋塞簡(jiǎn)介

水平井分段多簇體積壓裂使用的易鉆復(fù)合橋塞其原理與普通金屬橋塞的一樣。復(fù)合橋塞包括錨定卡瓦均采用復(fù)合材料，可鉆性強(qiáng)，磨銑后產(chǎn)生的碎屑不易產(chǎn)生沉淀，很容易循環(huán)出地面，特別是解決了斜井、水平井的鉆磨時(shí)的困難。

1.2 鉆磨橋塞異常的影響因素

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐總結(jié)出水平井橋塞鉆磨異常的原因，主要?dú)w納有以下幾點(diǎn)：

（1）連續(xù)油管柔性大，加壓時(shí)引起油管的彎曲，進(jìn)入水平段后摩阻增大，造成在水平段鉆磨加壓把控難度大，致使磨銑工具未完全接觸橋塞或加壓過大螺桿憋停；

（2）套管經(jīng)過壓裂高壓到壓后泄壓過程，套管薄弱段易發(fā)生變形或破損，工具無法下到預(yù)定位置。

（3）預(yù)鉆除的橋塞頂部有前期鉆磨橋塞脫落的卡瓦牙、大塊本體以及沉砂未被沖洗出來，形成堆積，造成工具下不到位。

1.3 鉆磨橋塞異常采取的措施

（1）采用文丘里打撈籃（反循環(huán)打撈籃）將井筒內(nèi)的鉆屑及個(gè)體較重的牙塊等打撈出井。

（2）增加循環(huán)液體的粘度及循環(huán)排量，提高液體攜帶能力，防止碎塊下沉。

（3）遇到套損井，必須采用修套措施來保證井眼通暢，工具起下自如，才能保障后期鉆塞的安全性。

2 鉆橋塞現(xiàn)場(chǎng)情況分析及方案制定

2.1 概況

2.1.1 基本情況

YSH-2井為鄂爾多斯盆地陸相頁巖氣大位移水平井，井深2 756.0 m，水平段達(dá)到1 050.0 m，全井為? 139.7 mm套管固井完井，套管鋼級(jí)P110，內(nèi)徑121.36 mm。固井質(zhì)量?jī)?yōu)。

圖1 目前井下情況示意圖

2.1.2 前期施工概況

YSH-2井壓裂改造級(jí)數(shù)為12級(jí)，打橋塞11個(gè)。壓裂后立即采用連續(xù)油管鉆塞，鉆至第7個(gè)橋塞（深度2 260 m），下鉆到2 239 m時(shí)遇阻，鉆磨無進(jìn)尺，磨鞋外部磨損嚴(yán)重。由于井內(nèi)剩余5個(gè)橋塞未鉆完，如果不能鉆除，對(duì)該井將來的產(chǎn)能影響很大，因此有必要繼續(xù)施工。

2.2 井內(nèi)情況分析

（1）鉆磨過程中磨鞋磨損嚴(yán)重，刀片被掰斷，說明磨鞋在井下磨到更堅(jiān)硬的物體造成損壞。

圖2 磨鞋入井前照片

圖3 磨鞋入井后照片

（2）遇阻位置2 239 m在射孔段2231.6~2233.7 m附近，考慮到連續(xù)油管彎曲對(duì)鉆磨深度誤差影響，初步判斷套管在射孔段損壞的幾率較高，導(dǎo)致地層內(nèi)大塊巖石脫落。

（3）下鉛模打印鉛模變形嚴(yán)重。打印鉛印側(cè)面的劃痕表明2 239 m處套管已坍塌變形。

圖4 鉛模打印圖

圖5 撈出的石塊

3 套銑+鋼絲復(fù)合撈筒研制與應(yīng)用

3.1 套銑+鋼絲復(fù)合撈筒的研制

考慮到井內(nèi)落物的形狀不規(guī)則，自行研制加工套銑+鋼絲復(fù)合撈筒，來完成套銑+打撈一體工作。套銑撈筒由上接頭、筒體、套銑頭、開窗、鋼絲簇組組成。上部接頭連接油管，筒體下部焊接套銑頭，能夠?qū)掠操|(zhì)落物進(jìn)行套銑，中間在距離上接頭300 mm有3個(gè)梯形窗口，向內(nèi)形成彈片，然后再把梯形窗口焊接封閉，套銑頭上部30~40 mm筒體內(nèi)焊接的多組鋼絲，布鋼絲段300~400 mm，鋼絲徑向排距50~60 mm，鋼絲在筒內(nèi)形成環(huán)縱相互交叉。工作時(shí)，套銑頭在螺桿鉆具的旋轉(zhuǎn)下，對(duì)井下落物進(jìn)行套銑，把落物引入筒內(nèi)，在管柱壓力下，落物進(jìn)入筒體分開鋼絲環(huán)縱上行。由于多組鋼絲環(huán)縱的彈力較大，與被撈落物產(chǎn)生磨擦阻力和夾持力，可將較輕的桿狀落物夾持卡住實(shí)現(xiàn)第一步抓撈。當(dāng)落魚進(jìn)入筒體并頂開窗舌，窗舌外脹，其反彈力將緊緊咬住落魚本體，其窗舌牢牢卡住接箍或臺(tái)階，即把落物撈出，形成二次打撈，提高打撈成功率。

圖6 套銑+鋼絲復(fù)合撈筒示意圖

3.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施簡(jiǎn)況

（1）井下成像：對(duì)2 235 m處成像檢測(cè)，由于成像設(shè)備無法在井下自動(dòng)對(duì)焦，井下成像沒有清晰照片，僅從輪廓初步分析井下為一桿狀落物。

（2）磨鞋處理魚頭：下?110 mm平底磨鞋+ ? 95 mm螺桿鉆磨銑，進(jìn)尺0.5 m，起出磨鞋，底面有一個(gè)直徑? 25 mm圓30 mm深坑，證實(shí)井下有硬質(zhì)落物。

（3）套銑+鋼絲復(fù)合撈筒套銑打撈：下?110 mm×1.3 m閉窗鋼絲套銑撈筒+? 95 mm螺桿鉆套銑，進(jìn)尺23 m至2 258 m第六個(gè)橋塞位置，起出撈出1.2 m套管皮（圖7），上部帶有孔眼，確定為射孔部位。

（4）鉆磨井內(nèi)剩余橋塞：下?110 mm×0.3 m磨鞋+? 95 mm螺桿鉆磨銑，進(jìn)尺440 m，至2 698 m，共計(jì)磨銑5個(gè)橋塞，達(dá)到生產(chǎn)要求。

圖7 撈出的帶射孔孔眼的套管皮

該井通過應(yīng)用井下成像儀器確定井下落物，為后期施工確定了正確方向，避免了不必要的工序。應(yīng)用套銑+鋼絲復(fù)合撈筒修套并撈出套管皮，建立了良好的鉆具通道，為繼續(xù)磨銑橋塞提供了保障。

4 結(jié) 論

（1）井下成像儀器在井下無法自動(dòng)調(diào)整焦距，還需進(jìn)一步改進(jìn)，便于準(zhǔn)確判斷井內(nèi)情況。

（2）套銑+鋼絲復(fù)合撈筒在本井套損段打撈、修套起到至關(guān)重要的作用，為下步磨銑橋塞提供了暢通的井眼。

（3）水平井螺桿鉆要選用高速大扭矩，保障套磨銑順利進(jìn)行。

［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］萬仁溥，羅英俊. 采油技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社，2008.

［3］劉忠興，等. 復(fù)合鋼絲撈筒在小件落物打撈中的應(yīng)用［J］. 天然氣技術(shù)，2010, 4（5）.

Application of Bridge Plug Drilling and Milling Technology in Horizontal WellsWith Casing Failure

1,2333

（1. Xi'an Shiyou University, Shaannxi Xi'an 710065，China；2. Research Institute of Yangchang Petroleum Co., Ltd., Shaannxi Xi'an 710075，China；3. Sinopec Zhongyuan Petroleum Engineering Company, Henan Puyang 457001，China）

With the widespread use of hydraulic pumping bridge plug segmented clusters volume fracturing technology in shale gas reservoirs, the condition that bridge plug cannot be drilled away happens frequently, which will affect the fracturing effect. In this paper, reasons causing abnormal conditionsin drilling bridge plug were analyzed, and the corresponding countermeasures were put forward. Considering the high risk of operation for horizontal section with damaged casing, whether to repair the casing need be considered. The condition of YSH-2 well with damaged casing in horizontal section during drilling bridge plug was introduced,site construction condition was analyzed, downhole condition was determined by downhole imaging technology, one-off casing repair and fishing operation process was developed, and casing repair and fishing operation were successfully finished to provide good wellbore condition for removing remaining under-well bridge plug smoothly.

bridge plug; grind shoe; washover; steel composite bailer; casing damage

2017-03-06

周偉勤（1972-），男，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事試油（氣）、壓裂技術(shù)研究及現(xiàn)場(chǎng)管理工作。

TE 357

A

1004-0935（2017）05-0458-03