秦德威，張明華，鄭曉志

大斜度、大位移井尾管懸掛器操作方法

秦德威，張明華，鄭曉志

闡述了大斜度、大位移井的結構特點，分析了大斜度井、大位移井中尾管懸掛器的操作難點，介紹了在大斜度井或大位移井中尾管懸掛器的操作方法(主要包括下懸掛器前的準備工作、懸掛器坐掛操作、懸掛器倒扣操作3個部分)，并列舉了該方法在JX1-1-B2井的成功使用。

尾管懸掛器；大斜度井；大位移井；坐掛；倒扣；JX1-1-B2井

在現(xiàn)代石油工業(yè)中，各種型號的尾管懸掛器已經(jīng)廣泛應用于海上及陸地油田固井、完井作業(yè)中。尾管懸掛器是尾管固井的關鍵裝置，在尾管固井中起著舉足輕重的作用，在加工水平日益精湛的今天，尾管懸掛固井工藝也逐漸應用成熟。在一般的直井井型結構中，依照理想狀態(tài)下的計算方法，各類型尾管懸掛器的操作方法已經(jīng)被絕大多數(shù)的工程技術人員所掌握，而針對比較特殊的井型結構，特別是大斜度井和大位移井型，已經(jīng)不能籠統(tǒng)的直接套用在直井中的操作方法。

1 大斜度、大位移井的結構特點

井斜角在60～80°范圍內(nèi)的定向井稱之為大斜度井。大位移井分為2種情況：①水平位移與垂深之比大于等于2的定向井或水平井；②完鉆時所測的井深與垂深之比大于等于2的定向井或水平井。與常規(guī)井相比，大井斜角是大斜度井與大位移井的一個共性。

隨著石油鉆探技術的不斷發(fā)展，大位移井和大斜度井越來越顯示出其井眼軌跡的優(yōu)越性：①大斜度井可鉆穿的油層的井段長，可一次性連接不在同一深度的幾個油氣田，使油藏的泄油面積增大，可以大幅度提高單井產(chǎn)量；②大位移井水平位移大，能夠大范圍的控制含油面積，可高效的開發(fā)邊際油田、灘涂油田、湖泊上油氣田；③可以直接開發(fā)小斷塊油氣田或幾個不相連的小斷塊油氣田，特別是在海洋區(qū)塊的勘探開發(fā)中，實現(xiàn)“海油陸采”、“海油陸探”，節(jié)省了建人工島和固定式平臺以及海底設備的費用。

2 大斜度、大位移井中尾管懸掛器操作難點

隨著越來越多的大斜度井、大位移井的出現(xiàn)，在講究經(jīng)濟效益的情況下，此種井多采取尾管固井工藝，如此固井問題尤其是尾管固井問題就越來越復雜，所以首先保證尾管懸掛器的正常工作，就表現(xiàn)的更加重要。在尾管懸掛器的廣泛應用中，歷來存在著坐掛難、倒扣難等問題，特別是在大斜度井、大位移井中的使用，由于尾管已經(jīng)不再是處于垂直狀態(tài)，已經(jīng)不能簡單的依照常規(guī)的程序來進行操作，尤其是在海洋尾管固井施工中，懸掛器坐掛位置井斜角已經(jīng)超過70°，甚至是處于水平位置，套管粘卡、遇阻或者尾管上部遇卡等問題直接影響對懸掛器是否坐掛成功的評定。大井斜角必然形成大摩阻，大摩阻必然給倒扣帶來大扭矩，從而影響到對中和點的判斷，如何確定懸掛器中和點，保證后續(xù)施工的正常進行更為重要。

3 具體操作方法

3.1下懸掛器前的準備工作

1)井眼準備 ①下套管前要徹底通好井，用鉆具帶扶正器模擬下套管進行通井作業(yè)，保證井下無井涌、井漏、垮塌、阻卡現(xiàn)象；②采用合適的刮管器對懸掛器坐掛位置上下各50～100m的上層套管內(nèi)壁進行刮管作業(yè)2～3次；③保證井壁的光滑程度、鉆井液的潤滑性能，在斜井段和水平段注入潤滑泥漿；④基本認識地層的巖性特點、井眼狗腿度的影響，套管本身剛度的影響，合理安排好扶正器的加裝位置等。

2)送入鉆具的稱重 送入鉆具一般是以最后一趟通井鉆具的組合為基準進行稱重，在這一次的鉆具組合中一般包括鉆頭、回壓凡爾、扶正器、鉆鋌、加重鉆桿等一系列底部鉆具組合。鉆井作業(yè)方在正常情況下是不會專門留時間、派人力對送入鉆具做專門的稱重，這同時也是在考驗服務人員的技術水平。

帶有底部鉆具組合(BHA)的送入鉆具，先要知道組合部分的長度(一般在100～170m)，而懸掛器下深位置與上層套管的重疊段一般在150～200m。懸掛器下深位置加上鉆具組合的長度，得出所需稱重的鉆具的長度，在此位置開始勻速緩慢上提、下放鉆具，高度控制在2m左右(模擬倒扣以后的上提高度)，可重復操作并記錄懸重，當起鉆至鉆具組合時，對BHA進行稱重：

F=[(F1+F2)/2]-F3cosθ-HKWTFf=F1-(F2/2)

式中，F(xiàn)為送入鉆具的理論懸重，t；F1為上提鉆具指重表懸重，t；F2為下放鉆具指重表懸重，t；F3為BHA的懸重，t；Ff為送入鉆具在井內(nèi)的摩阻，t；θ為井斜角，(°)；HKWT為大鉤(頂驅)懸重，t。

3)重力、拉力、摩擦阻力在尾管串稱重中的關系 在大斜度井或水平井中，懸掛器坐掛位置井斜比較大，懸重的大小(即軸向拉力)受坐掛位置的井斜角影響比較大，而送入鉆具一直都處于上層套管里，尾管和送入管柱總是靠向井眼好和上層套管底邊，這就導致了高的摩擦阻力、轉動扭矩和彎曲應力，這些力的存在，限制了管柱的活動，僅摩擦阻力一項，在井斜角大于45°的井里，當管柱上提時產(chǎn)生的摩擦阻力就達到30～40t，下放時產(chǎn)生的摩擦阻力達到20～25t，高的摩擦阻力和彎曲應力給尾管懸掛器坐掛和倒扣帶來了困難，其中摩擦阻力是主導因素。其關系如下：

G=[(W1+W2)/2]-F-HKWTGf=[(W1-W2)/2]-Ff

式中，G為尾管在裸眼中的懸重，t；W1為入井管串上提時指重表所讀懸重，t；W2為入井管串下放時指重表所讀懸重，t；Gf為尾管在裸眼中的磨擦阻力，t。

4)送入鉆具回縮距 回縮距計算公式為:

Δl=K·W·L/100E·F

式中，Δl為送入鉆具回縮量，m；K為接頭影響系數(shù)，一般取0.85～0.95；W為送入鉆具所承受的拉力，N；L為送入鉆具長度，m；E為鋼材彈性系數(shù)，2.059×105MPa；F為送入鉆具截面積，cm2。

5)加重鉆桿的使用 在尾管固井中，加重鉆桿的使用主要表現(xiàn)在2個方面：①在大斜度或大位移井中，尾管浮重小于摩擦阻力，為了保證鉆具有足夠的浮重推動尾管下移，需要在直井段加一定長度的加重鉆桿；②為保證懸掛器上帶的封隔器有足夠的座封能力，保證封隔器的可靠座封。

3.2懸掛器坐掛操作

在送入鉆具稱重有記錄，理論計算有參考的前提下，留好方余，進行懸掛器坐掛。大斜度或大位移井中，受摩擦阻力的主要影響，在管串下到位后，當向上提活管串時，懸重會保持一比較大的值不降，當下放鉆具時，懸重又會保持一比較小的值不變，兩者之間懸殊很大，這說明管串入井后有比較大的摩擦阻力，回縮量也大幅減小。為保證安全坐掛，在尾管下到位后開泵循環(huán)之前，需多次上提、下放活動管串，調整鉆具高度，并保證坐掛懸重大于尾管懸重，保證懸掛器在坐掛后呈受拉狀態(tài)，由此下到位時的下放懸重是判斷安全坐掛的依據(jù)。

1)常規(guī)尺寸尾管坐掛操作 在正常憋壓的狀態(tài)下，在鉆具上標記每10t的回縮量，以下到位時灌滿泥漿，上提、下放活動管串稱重后調整好的懸重為參考，懸重會在前期的基礎上開始下降，若每10t的回縮量小于等于每段標記的回縮量時，說明懸掛器坐掛成功。繼續(xù)下放部分鉆具懸重(10～20t)或全部懸重(鉆具懸重已經(jīng)所剩無幾)，確認坐掛的可靠性。

2)小尾管坐掛注意問題 小尺寸尾管懸掛器常用在老井側鉆或裸眼段比較短的井況中，往往由于上層套管內(nèi)壁受損嚴重或尾管太輕而影響到懸掛器的坐掛，這就要求管串留有合適的口袋，保證后續(xù)施工的安全。老井中小尾管懸掛器坐掛時嚴格控制好懸掛器的受壓懸重，以免過大的懸重造成上層套管變形或斷裂，導致懸掛器脫落，而且過大的懸重會造成小鉆具發(fā)生大的彈性形變，影響到鉆桿膠塞的順利通過，避免卡鉆桿膠塞的事故發(fā)生；在尾管懸重比較小的井中，懸掛器坐掛前應多緩慢上提、下放活動鉆具，對下放距離和下放懸重做好記錄，以便與坐掛時的上提高度和懸重形成對比，是檢驗懸掛器是否坐掛的一種方法。

3.3懸掛器倒扣操作

若下到位時套管還有懸重顯示，則以通井時所測下放懸重為倒扣基點，下壓倒扣；若下到位時已無套管懸重而且鉆具懸重也減少一部分，則懸掛器坐掛點調整至尾管懸重以上，在釋放掉尾管懸重的基礎上下壓一定噸位，開始倒扣。由于鉆具本身的彎曲應力，在中和點及以上倒扣中，鉆具在順時針旋轉中對尾管有一縱向的瞬間軸向力，容易對懸掛器產(chǎn)生向上的拉力，有可能提活懸掛器，導致懸掛器位置造成短路，只有下壓倒扣，才能保證倒扣萬無一失。

倒扣時先倒3～5圈，一次倒扣太多，若扭矩過大容易損壞鉆具，一次倒扣過少，鉆具受鉆柱體摩阻和本身彈性影響，扭矩傳不到中心管倒扣螺母位置。考慮到由扭矩產(chǎn)生的摩擦阻力比較大，有固定的回轉屬正常，若回轉在2圈以內(nèi)，且每次倒扣均保持相同的回轉量，可繼續(xù)倒扣，直至有效倒扣累計25圈以上，若回轉量有2圈或更多，則需重新調整下壓噸位，一般是先再下壓一定懸重試倒扣，檢查回轉是否更加嚴重，若嚴重則需上提鉆具減小下壓懸重后再重新倒扣。

倒完扣后，緩慢上提鉆具懸重至通井時所測懸重時即為中和點，在此基礎上繼續(xù)上提鉆具判斷是否倒扣成功。若懸重在增長一段后不再增長表明倒扣成功，不能純粹的依賴通井時所測的上提懸重(近似值)，稍微多的上提高度屬于允許范圍，一般在上提1.5～1.8m范圍可以判斷出是否倒扣成功。

4 現(xiàn)場應用

JX1-1-B2井是中海油布在遼東灣海域大連金縣1區(qū)塊的一口大斜度調整井。完鉆測深3528m，垂深1438.75m，最大井斜80.49°；懸掛器下深2805.72～2800.54m，垂深1241.34m，井斜73.56°，泥漿比重1.23g/cm3，浮力系數(shù)0.84；7in尾管長725.46m，垂深197m，壁厚10.36mm，5in鉆具長2690.03m，壁厚9.17mm；底部鉆具組合長度192m，懸重17t，在2950m處稱重上提83t，下放50t，頂驅自重20t，留口袋2m。

4.1相關計算

4.2現(xiàn)場操作

①下完套管，灌滿泥漿，稱重上提48t，下放45t，其中包括頂驅自重20t。②下鉆至9in套管鞋位置，灌滿泥漿，稱重上提57t，下放51t。③下鉆具送尾管到位后，灌滿泥漿，稱重上提93t，下放55t。④調整方余，循環(huán)正常后，憋壓坐掛，懸重由70t下放至25t，懸重下降45t，其中頂驅自重20t，方入1.4m，判斷坐掛成功。⑤建立循環(huán)后，在40t位置倒扣，分別倒扣5、10、15圈，各回轉1圈，累計有效倒扣27圈，鉆具懸重上提至75t后，繼續(xù)上提0.3m，懸重維持75t不漲，判斷倒扣正常。

5 結 語

隨著油氣開采工業(yè)的發(fā)展和石油鉆探技術的不斷進步，大斜度井和大位移井鉆井技術將更多的應用于油田的勘探開發(fā)，尾管固井工藝的日趨完善，同時也在要求工程技術人員既要不斷的學習、更新關于懸掛器的理論知識，又要有針對性的掌握懸掛器在不同井型中的坐掛、脫手方法，確保懸掛器各項功能得到良好的發(fā)揮。

[1]馬開華，朱德武，馬蘭榮.國外深井尾管懸掛器技術研究新進展[J].石油鉆探技術，2005,33(5)：52-55.

[2]林強.非常規(guī)短尾管固井技術在大斜度井的應用[J].天然氣工業(yè)，2005,25(10)：49-51.

[3]郭建國.深井、大斜度井尾管懸掛固井工藝[J].石油鉆采工藝，2005,27(2)：9-11.

[4]張明深.大斜度井尾管固井問題探討[J].中國海上油氣(工程)，1990,2(5)：35-42.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.06.019

TE256.4

A

1673-1409(2012)06-N058-03