王文明

中國(guó)石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院 （遼寧 盤(pán)錦 124010）

0 引言

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層一般呈現(xiàn)低孔隙度、 低滲透率的物性特征，氣流的阻力比常規(guī)天然氣大，采收率比常規(guī)天然氣低， 一般完井后需要實(shí)施儲(chǔ)層分段體積壓裂改造， 因此對(duì)井筒完整性和水平段固井質(zhì)量要求高[1-2]。 目前，頁(yè)巖氣井多采用套管完井，井口采用標(biāo)準(zhǔn)套管頭，以保證井筒完整性。

芯軸式套管頭將絲扣式懸掛器連接到套管柱上，下放管柱，將懸掛器坐入套管頭內(nèi)，利用套管懸重激發(fā)密封件， 實(shí)現(xiàn)懸掛套管和密封套管頭的雙重作用[3]。 但在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)施工人員操作不當(dāng)及套管頭內(nèi)懸掛器本身不具備限制旋轉(zhuǎn)的功能，造成完井候凝后卸聯(lián)頂節(jié)時(shí)，井內(nèi)套管倒扣倒開(kāi)的情況，影響了井筒完整性，給后期施工帶來(lái)安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。

1 YSH1 井卸聯(lián)頂節(jié)過(guò)程井內(nèi)套管倒扣卸開(kāi)

YSH1 井是一口頁(yè)巖氣水平井，完鉆井深為4 370 m，水平段長(zhǎng)1 700 m，最大井斜89.04°在井深2 857.88 m 處，完井套管下深4 357 m，該井井身數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。本井固井施工完，候凝24 h，卸聯(lián)頂節(jié)，發(fā)現(xiàn)井口套管倒扣。

1.1 事故發(fā)生經(jīng)過(guò)

使用吊鉗對(duì)聯(lián)頂節(jié)卸扣2 圈，液氣大鉗卸扣10圈，使用風(fēng)動(dòng)絞車(chē)緩慢上提，未動(dòng)；再次使用液氣大鉗卸扣10 圈，使用風(fēng)動(dòng)絞車(chē)上提，仍舊未動(dòng)。此時(shí)懷疑套管掛以下套管串接箍松動(dòng)。松套管掛頂絲，井口使用鏈鉗人工正引扣20 圈，無(wú)明顯扭矩。 風(fēng)動(dòng)絞車(chē)緩慢試提，聯(lián)頂節(jié)松動(dòng)，上提聯(lián)頂節(jié)出井口，發(fā)現(xiàn)套管掛（0.61 m）+雙公短節(jié)（0.42 m）+短套管（3 m）+套管接箍1 只（0.27 m）出井，如圖1。

表1 YSH1 井井身數(shù)據(jù)

圖1 套管掛、短套管、套管接箍倒扣出井口

1.2 套管結(jié)構(gòu)及基本數(shù)據(jù)

套管結(jié)構(gòu)： 加長(zhǎng)引鞋+套管鞋×0.22 m+回壓凡爾×0.25 m+短套管×1 m+套管×11.18 m+回壓凡爾×0.25 m+套管×21.809 m+碰壓總成×0.25 m+套管串+短套管×3 m+套管串+短套管×3 m+套管串+短套管×3 m+雙公短節(jié)×0.420 m+套管掛×0.610 m+聯(lián)入×8.12 m。

套管頭：TFQ244.5 mm(9 5/8″)×139.7 mm(5 1/2″)-105 MPa 分體式套管頭；139.7 mm(5 1/2″)套管掛本體上端BTC 扣、下端TP-CQ 扣，寶雞石油機(jī)械廠。

雙公短節(jié)：外徑139.7 mm，鋼級(jí)TP100T，壁厚12.34 mm,兩端扣為T(mén)P-CQ 扣,推薦上扣扭矩16 280~19 890 N·m，固井公司提供。

油層套管：外徑139.7 mm，鋼級(jí)TP110T，壁厚12.34 mm，扣型TP-CQ 扣，天津鋼管集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)，推薦上扣扭矩16 280~19 890 N·m。

1.3 事故處理過(guò)程

經(jīng)過(guò)地面觀察倒扣出井口的套管母接箍?jī)?nèi)劃痕嚴(yán)重，認(rèn)為井內(nèi)套管公扣同樣有損傷，不能直接下套管對(duì)扣。

測(cè)聲幅分析，井口下20 m 處存在水泥環(huán)，研究決定采用反扣母錐倒扣，起出一根套管，倒出的套管下端公扣完好無(wú)損， 決定使用套管公扣直接對(duì)扣作業(yè)。

使用套管公扣， 反復(fù)按套管上扣扭矩（19 000 N·m）緊扣5 次；用壓裂車(chē)對(duì)全井套管試壓50 MPa，穩(wěn)壓30 min，壓降為0 MPa，合格；座卡瓦于套管頭，切割套管頭以上套管；本次事故處理完成。

1.4 原因分析[4-6]

1）本井水平段長(zhǎng)1 700 m，造斜段最大狗腿度8.88 °/30 m，套管下入困難，油層套管部分套管經(jīng)過(guò)反復(fù)上提下放下入井內(nèi)，聯(lián)頂節(jié)、套管掛及雙公短節(jié)采取替單根方式下入井內(nèi)， 倒扣出井口的套管接箍在下入井內(nèi)過(guò)程中經(jīng)歷了上扣、卸扣、上扣，可能對(duì)套管接箍和套管本體之間的連接產(chǎn)生了影響。

2）套管頭管柱座掛噸位30 t（座掛前懸重40 t、頂驅(qū)10 t），聯(lián)入與實(shí)際相符，頂頂絲到位（圖2 中可見(jiàn)套管掛頂絲壓痕及卸聯(lián)頂節(jié)過(guò)程中套管掛旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的刮痕）。 本井采用兩凝固井，兩凝界面為井深2 500 m、垂深2 058 m，水泥漿密度2.05 g/cm3，緩凝加重水泥，返至井口；固井采取清水替漿，經(jīng)計(jì)算替漿到位管柱上浮將達(dá)到23 t（兩凝界面），故替漿到位增加懸浮力基本抵消下座噸位， 導(dǎo)致整個(gè)管柱處于自由狀態(tài)，影響懸掛器座封效果。

3）套管掛上頂端面為斜坡、頂絲為錐形，頂絲僅能起限制上抬作用，不能有效防止管柱轉(zhuǎn)動(dòng)。

4）BT 吊鉗卸聯(lián)頂節(jié)2 圈，鉆井隊(duì)未意識(shí)到套管掛發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)， 采用液氣大鉗連續(xù)2 次卸扣共20圈，直至套管掛連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，下部套管從母接箍下端倒扣。

5）鉆井隊(duì)采用風(fēng)動(dòng)絞車(chē)試提未提動(dòng)，懷疑下部管串卸扣，卸頂絲后采用人工引扣20 圈，由于套管自重可能產(chǎn)生輕微收縮及套管掛限位作用， 導(dǎo)致緊扣無(wú)果，造成試提聯(lián)頂節(jié)帶出倒扣套管。

6）人為原因。 在卸聯(lián)頂節(jié)過(guò)程中井隊(duì)操作人員思想麻痹，操作不當(dāng)，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)套管掛轉(zhuǎn)動(dòng)；上部緩凝水泥候凝時(shí)間要求48 h，井隊(duì)24 h 即開(kāi)始施工作業(yè)；監(jiān)督責(zé)任，監(jiān)督未能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)提醒。

圖2 使用后的套管掛

2 YSH2 井卸聯(lián)頂節(jié)過(guò)程將套管掛倒扣卸開(kāi)

YSH2 井為頁(yè)巖氣水平井，完鉆井深為3 846 m,其中水平段長(zhǎng)1 366 m，最大井斜108.47°在井深2 498.16 m 處，完井套管下深3 765 m，本井同樣為三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，套管頭及套管數(shù)據(jù)和YSH1 相同，不再贅述。 固井候凝后，卸聯(lián)頂節(jié)過(guò)程將套管掛倒出。

套管結(jié)構(gòu)：鋁制加長(zhǎng)引鞋+套管鞋×0.22 m+回壓凡爾×0.25 m+短套管×1 m+套管×11.282 m+回壓凡爾×0.25 m+套管×22.329 m+碰壓總成×0.25 m+套管串+短套管×2 m+套管串+短套管×3 m+套管串+短套管×2 m+雙公短節(jié)×0.420 m+套管掛×0.610 m+聯(lián)入×8.180 m

2.1 事故發(fā)生經(jīng)過(guò)

使用吊鉗對(duì)聯(lián)頂節(jié)卸扣2 圈，液氣大鉗卸扣10圈，使用風(fēng)動(dòng)絞車(chē)緩慢上提，發(fā)現(xiàn)套管掛倒出。

2.2 事故處理過(guò)程

觀察井口雙公短節(jié)，扣完好、無(wú)明顯摩痕，擬采取上提套管回接套管掛， 但測(cè)聲幅后， 測(cè)井解釋214~228 m 處固井質(zhì)量中等， 向下固井質(zhì)量逐步變好，無(wú)法上提套管至井口。

通過(guò)和套管頭廠家技術(shù)人員溝通， 采取套管回接雙公短節(jié)，然后試壓，試壓合格；采取卡瓦座封，割掉上部多余套管； 套管回接之后套管接箍位于套管頭內(nèi)影響卡瓦座封，需定做專(zhuān)用卡瓦。經(jīng)過(guò)套管頭廠家技術(shù)人員測(cè)量定做專(zhuān)用卡瓦座封，事故處理結(jié)束。

2.3 事故原因分析[4-6]

1）套管掛可能未完全座封，頂絲未完全頂緊套管掛， 檢查倒出套管掛未發(fā)現(xiàn)和頂絲之間的摩擦痕跡；聯(lián)頂節(jié)與套管掛之間上扣過(guò)緊。

2）套管掛和聯(lián)頂節(jié)上扣扭矩過(guò)大；套管掛和雙公短節(jié)、聯(lián)頂節(jié)加工廠家不同，加工的扣存在誤差，同樣的上扣扭矩，上扣效果不同?？赡茉斐商坠軖旌碗p公短節(jié)之間扣嚙合力小于套管掛和聯(lián)頂節(jié)之間的嚙合力，進(jìn)而導(dǎo)致套管掛和雙公短節(jié)倒扣更容易。

3）本井水平段上傾，井斜大，下套管摩阻大，套管下入困難，套管掛座掛噸位不足；固井注水泥后采用清水頂替，套管內(nèi)外壓差較大，套管受到的浮力較大，導(dǎo)致井口處套管掛基本處于自由狀態(tài)，沒(méi)有座掛力；固井水泥在凝固過(guò)程中釋放大量熱量，套管受熱膨脹伸長(zhǎng)，上頂，可能造成套管輕微上移。

4）人為原因。套管掛座封操作觀察不仔細(xì)；頂絲標(biāo)記測(cè)量不準(zhǔn)確，未能上到位；監(jiān)督不到位，未能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

3 結(jié)論及建議

本文詳細(xì)說(shuō)明了完井卸聯(lián)頂節(jié)過(guò)程中套管及套管掛倒扣卸開(kāi)事故發(fā)生的原因和事故處理措施。 雖然兩起事故都得到了解決， 但也要引起鉆井技術(shù)人員和工程監(jiān)督的重視。兩口井套管回接，若不能試壓合格，后期處理將十分困難，更可能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 且兩口井事故發(fā)生都有很大的人為原因，因此，在工作中要嚴(yán)守操作流程，杜絕僥幸心理，盡量避免人為原因造成的事故發(fā)生。 針對(duì)兩起事故提出了如下對(duì)策及建議：

1）井隊(duì)技術(shù)人員及監(jiān)督要盡職盡責(zé)，注意施工中的每一個(gè)環(huán)節(jié)， 工程監(jiān)督重點(diǎn)工況一定旁站監(jiān)督到位，提醒到位。

2）采用絲扣式套管掛時(shí)，卸聯(lián)頂節(jié)注意扭矩變化。 同時(shí)，可以把防噴器組四通拆開(kāi)提起，觀察聯(lián)頂節(jié)卸扣過(guò)程中套管掛是否轉(zhuǎn)動(dòng)， 發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)可以采取割掉聯(lián)頂節(jié)等措施處理。

3）套管下入過(guò)程中做好套管檢查，嚴(yán)禁帶傷扣下入井內(nèi)； 套管掛座封標(biāo)準(zhǔn)操作， 頂絲測(cè)量標(biāo)記清晰，上到位。

4）生產(chǎn)廠家測(cè)量分析套管掛扣、雙公短節(jié)扣、套管扣之間是否存在加工誤差； 分析同樣上扣扭矩扣的嚙合力是多少， 找到套管掛和套管之間最佳的上扣扭矩，同時(shí)可以改進(jìn)套管掛扣加工的扣規(guī)；分析套管掛和聯(lián)頂節(jié)之間上扣扭矩和密封承壓性能， 防止上扣過(guò)緊，拆卸困難。

5）絲扣式套管掛頂絲僅能起到限位作用，不能防止轉(zhuǎn)動(dòng)， 套管頭廠家可以研究改進(jìn)結(jié)構(gòu)同時(shí)限制套管掛轉(zhuǎn)動(dòng)。