刘合勤

（中石化华北石油局五普钻井分公司，河南新乡453000）

LP10H井膨胀波纹管堵漏技术

刘合勤*

（中石化华北石油局五普钻井分公司，河南新乡453000）

宁东工区定北柳杨堡区块的刘家沟组垂深一般在2900～3220m井段左右，漏层主要存在于刘家沟组地层与石千峰地层不整合交界面处。刘家沟组地层不同岩性面存在微裂缝，且承压能力极低，易发生裂缝性漏失；砂体发育、地层疏松易发生渗漏。总体上分析应该是漏点多，漏失类型比较复杂，地层承压能力极低，裂缝性漏失与比较大的渗漏并存。由于地层均质性差造成漏点多，需周期性进行多次进行堵漏，本井（LP10H井）共堵漏27次，漏失总量达4621m3。漏失特点主要是：地层交界不整合、均质性差造成漏点多；承压能力低；渗透性漏失与裂缝性漏失共存；存在着规律性失返及返吐现象。

堵漏；打水泥塞；膨胀管封堵技术；封隔器；机械膨胀

LP10H井是一口以盒1段为目的层的带导眼水平井，在钻遇刘家沟组时发生16次失返性漏失，共计堵漏27次，其中井队自己堵漏19次，固井队打水泥塞4次，专业堵漏队东营泰尔公司堵漏4次，均无明显效果。

在第一次发生失返性漏失的井深为3041m，在堵漏、顶漏钻进至井深3062m过程中多次发生失返性漏失。在后续的施工中又有多次失返，但经过验漏确定漏层依然在3041～3062m。

1　堵漏工艺

（1）在施工本井时井队堵漏22次中总是出现反复现象，堵漏效果持续性差。

（2）固井队打水泥浆：水泥固井（先以大颗粒桥堵剂泵入井内后，跟小颗粒堵漏浆再跟水泥浆），前两次将水泥浆漏入漏层和扫塞至漏层后失返，后两次也仅仅施工了17h和19h。

（3）在进行泰尔公司的堵漏作业时堵漏效果虽然比井队堵漏效果要好很多，但在钻进有一定进尺后还是发生了失返性漏失，因此从现场多次堵漏情况看并不理想。

（4）井队使用凝胶堵漏方式，每次堵漏耗时、人力物力均大大降低，相比之下要优于泰尔堵漏方式，但也是只能恢复生产三十几个小时。

由于漏失情况较为严重，后续A靶点着陆施工难度及风险极大，最后决定下膨胀管封堵漏层。

2　膨胀管封堵技术

2.1膨胀管封堵原理

膨胀管堵漏原理是将组装好的管串下入先期扩眼段，经过水利膨胀和机械膨胀后，镶嵌入井壁，利用上下封隔器封隔住两端，进而达到封住井漏地层的效果。

2.2扩眼

（1）确认扩眼井段：①包含井漏地层；②封隔器位置尽量为砂岩段；③波纹管封堵段最优井径为237～245mm。

（2）扩眼钻具组合：引锥+扩孔器+6-1/2″DC×6+5″HWDP×15+5″DP。

扩眼参数：转速60r/min，缓慢提升排量至22L/s，扭矩控制在5kN·m以内，钻压40kN以内。

（3）注意事项：

①扩孔器（见图1）入井前先要在井口试验，放入方瓦内开泵三瓣牙齿顶出，关泵则收回为正常。

图1　扩孔器

②在扩孔时，要先转，后开泵，扩完每单根后，先停泵，待泵压归零后停转，防止牙齿卡入地层。

③扩孔最大钻压不能超过40kN，在扩进时要根据情况进行加压，发现憋跳严重，立即停止加压，待正常后改用小钻压扩进。

④先扩孔2m，后上提2m，停转开泵下放，2m后有钻压，说明扩孔台阶已经形成，方可继续扩孔。

⑤为了保证扩孔质量，一定要按照要求进行划眼，要求每单根划眼2次。

⑥处理钻井液性能，提高悬浮携带岩屑的性能，防止井壁失稳，造成井下复杂。

2.3波纹管入井前井眼要求

（1）漏层上下5m范围内，有适合波纹管封隔器的座封点（237mm＜井眼直径＜240mm）

（2）入井井眼内通畅，无阻卡。

2.4波纹管地面连接和井口连接

本次封堵施工预计需波纹管总长50m左右，即：10m长波纹管4根，5m长波纹管封隔器2根，上、下过渡接头管串各1根。

波纹管串结构（见图2）：下堵头+下接箍+下过渡接头+波纹管+上过渡接头+上接箍+上堵头+提升短节+钻柱。波纹管、封隔器、过渡接头、接箍之间采用焊接方式连接，上堵头和上接箍、下堵头和下接箍之间采用螺纹连接。

图2　膨胀波纹管管串组成

（1）地面焊接：

①焊接前先将横截面打磨成30°导角（见图3），并在场地多个管架上找平、找直。

②对焊2根10m长波纹管+1根5m长波纹管封隔器+1个下过渡接头管串形成26m长立柱，入井编号1#。焊口3道。

③对焊1个上过渡接头（见图4）管串+1根5m长波纹管封隔器+1根10m长波纹管形成16m长立柱，入井编号2#。焊口2道。

图3　将横截面打磨成30°导角

图4　过渡接头

④每根立柱上端焊接2个巴掌后卡波纹管专用吊卡（吊卡在井口可坐在9-5/8″套管吊卡上）。

（2）钻台焊接：

①用气动绞车起吊1#立柱后用套管吊卡（见图5）将其坐挂于钻台面。

图5　专用吊卡

②将3m长波纹管专用送入工具接2#立柱后用气动绞车起吊，扣5″钻杆吊卡，对接1#、2#立柱在钻台面焊接。

（3）焊缝探伤：波纹管管串连接的每道焊缝都需要采用便携式X射线探伤仪探伤，探伤合格后才能入井。探伤作业时严格按照脉冲射线源安全防护规定进行疏散和防护，疏散范围：探伤仪前30m，左右各11m。

2.5波纹管下入和水力膨胀

（1）膨胀波纹管先与钻具连接（有连接器，上堵头与波纹管连接丝扣为反扣），在下入过程中，一开套管内可按正常下钻速度下放；出套管开始降低下入速度，速度控制在10min/柱。下放过程中禁止转动转盘严防脱扣落井。如果出现遇阻情况，不可强行下放，上提遇阻控制在800kN以内，下压控制在100kN以内（多次尝试仍无法通过则需起钻通井）。

（2）卡准地层，到预定位置前10m时开泵顶通，循环1周后投球，泵送铜球同时下放至预定封堵位置，碰压后接水泥车进行水力膨胀。

（3）水力膨胀：排量采用水泥车最小排量，阶梯式打压方式，压力达到15MPa前，压力每上升3MPa，稳压10min，膨胀压力大于15MPa后，每上升2MPa，稳压15min，膨胀压力达到23MPa时，稳压15min压力不下降，则水力膨胀完成（见图6）。

图6　膨胀成型图

（4）试封：原悬重基础上分别上提2次均40kN，再下放2次均40kN，伸缩量测量响应一致，判断膨胀波纹管未发生位移，则正转5圈，释放观察回转0.5圈，依次正转4次后悬重突然降低30kN，再转5圈悬重无变化，判断倒扣完成，起钻取出送入工具。

2.6波纹管机械膨胀

2.6.1第一次机械膨胀

①钻具组合：机械膨胀钻具组合：Ø205mm球形磨鞋（见图7）+Ø215.9mm三滚轮胀管器+Ø165mm钻铤6根+Ø127mmHWDP15根+Ø127mmDP。

②膨胀参数：控制下放速度，卡准井深使磨鞋进入波纹管上接箍中，开转盘进行机械膨胀，控制参数为：转速50～60r/min，钻压10～40kN，排量25～30L/s。

③本次膨胀首先要用磨鞋将上接箍、下接箍磨穿，再用三滚轮胀管器（见图8）进行机械膨胀。

图8　三滚轮胀管器

2.6.2第二次机械膨胀

①钻具组合：Ø216mm球形胀管器（见图9）+Ø165mm钻铤3根+Ø127mmHWDP15根+Ø127mmDP。钻具组合中，钻挺和钻杆可按实际情况调整。

②膨胀参数：钻压10～20kN，转盘转速60～80r/min，排量25～30L/s。

③膨胀效果：球形胀管器为偏心形，球体为Ø215.9mm，偏心3mm，即作业后管径可达222mm。

2.6.3平底磨鞋通径

（1）钻具组合。Ø215.9mm平底磨鞋+Ø159mm钻铤3根+Ø127mmHWDP15根+Ø127mmDP。钻具组合中，钻挺和钻杆可按实际情况调整。

（2）磨鞋通径参数。磨鞋通径无钻压，直接下入，有钻压显示通井。采用参数为：转速50～60r/min，钻压10～20kN，排量10～14L/s。

磨铣后恢复钻进。

本井在施工中未下膨胀管之前排量最大为22L/s，在下入膨胀管后钻进排量最大能达到29L/s（平均漏速1.2m3/h），从12月11开始正常钻进，除13日发生较大漏失外，无论是钻进及循环均未发生较大漏失，正常漏速为1.2～2m3/h，基本解决了刘家沟地层的漏失问题，在排量上基本能够保障井内岩屑的正常返出。

表1　堵漏消耗泥浆材料明细表

图9　球形胀管器

3　堵漏效果

在膨胀管下入恢复生产后，能将排量提高至30～32L/s，未再发生失返，漏失量明显降低（平均漏速在2～3m3/h），满足了后续施工的要求。在堵漏过程中人力、物力、时间更投入量巨大，其中药品消耗见表1。

总消耗药品（包括外部堵漏队）约400多万元，堵漏共耗时44d，而且最终均为达到预期效果和后续施工条件。膨胀管下入工程费用约60万元，用时11d（其中包括处理落物用时3d），对比之下大大减少了消耗，和后续施工风险。由此可见，在定北区块刘家沟地层出现失返性漏失后，井队使用凝胶堵漏技术和固井队打水泥塞依然无法达到目的后，及时使用膨胀管堵漏技术是最经济、安全的方法。

4　对堵漏的几点认识及建议

（1）对于地层薄弱处，选择憋压挤堵漏浆有可能会造成在旧漏层未堵住时，又出现了新漏层，因此进行堵漏作业时谨慎选择憋压。

（2）发生井漏后堵漏、静止完全按照制定的方案实施不可操之过急，并在下钻过程中坚持分段循环，虽耗时较长但可保证环空泥浆循环出井，泥浆比重、粘度、切力均匀，降低环空压耗，可防再次憋漏地层。

（3）在山西、太原组的施工中提高泥浆动切力，在排量达不到要求时动塑比要在0.4，保证携岩性。

（4）钻进至刘家沟前将泥浆性能调整好，且配置一罐堵漏浆备用，对于井漏还是要做到预防为主。

（5）在第二次机械膨胀过程中球形胀管器上铁球在胀管过程中落井，卡在下封隔器处，井队分别用普通磨鞋和高效磨鞋磨铣后剩余残留物落井，再用球形磨鞋入井磨铣。在后期钻井过程中损坏钻头一只，在钻头出井时分别带有铁质落物。分析原因：在膨胀管坐封时封隔器坐封在井径未达要求的小井径处，在下入球形膨胀器膨胀时无法顺利完成膨胀，服务方使用的参数未完全执行技术指令，钻压、扭矩较大，导致落井。所以建议在以后的膨胀过程中取消球形胀管器环节。

TD82.72

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1004-5716（2016）08-0057-04

2015-07-28

2015-07-30

刘合勤（1981-），男（汉族），河南新乡人，助理工程师，现从事野外作业技术工作。