摘要：我国油田开发通过地质勘察，发现有工业价值的油田，但是随着我国服务油田和单位不断增多，在油田开采后期，勘探开发目标转向深层和特殊位置的油藏，加大了开发难度。中国南海海域是全球范围内石油储量与可开采储量较丰富、开采潜力较大的地方，是一个油气富集区带，有“第二个波斯湾”之称。本文针对南海海域特殊井身结构深层尾管固井工具配套技术进行深入研究，开发出符合要求的配套固井工具，并实现成功应用。

关键词：固井工具;配套技术;应用;研究

前言

随着我国油田开采不断深入，勘探目标已经转向深层、特殊位置、薄油藏等油藏类型。复杂地质油气藏开采成为勘探工作的难点和重点。南海油气藏特性复杂，具有高粘、高凝、高含二氧化碳等特点，又在深水低温高压环境下完成远距离运输。为了完成油田开采工作，在海南海域复杂地质钻井施工不能采用常规井眼固井工具，要采用新钻井施工工艺并配套特殊钻具，完成管串和钻探^[1]。钻探开发在设计上存在设计间隙小、对耐压和耐温要求高、下入深度深、套管多层重叠等问题。而且南海海盆地区还没有使用这种方法开采。钻探开发使用的是非标尾管螺纹连接式设计，在这个地方也没有该种规格模型。故在面对特殊地质要求，华北钻井工艺研究院研究出适合非常规井眼钻探的配套固井工具，并在现场顺利完成应用，解决了特殊精神结构尾管固井施工难题。

1技术难题

①特型尾管固井工具设计间隙小，套管主要有?244.5mm、?206.375 mm、?158.75 mm、 ?114.3mm，套管间隙在6.35mm、7.81mm、9.225mm之间。套管之间设计间隙较小，要在极小空间内完成全部功能，并达到强度要求，完成难度极大。

②套管要满足耐温耐压要求，耐压不低于25MPa，并不能保证密封可靠性。

③套管的设计十分独特，采用非标套管密封螺纹，加了研究院设计加工难度。

④在多层尾管重叠之下，重叠间隙较小，加大了下层悬挂器下入难度。

⑤井身结构特殊，完井固井之间缝隙小，套管多层重叠悬挂器下入难，并且水泥浆、钻井液密度高达2.3g/cm?。浓度过高、间隙较小加大了施工压力，施工困难。

2特殊尾管固井工具配套设计研究

根据特殊井身结构，设计出符合尾管固井工具以及配套回接工具、非常规系列胶塞和特型回压工具等^[2]。

2.1悬挂器设计

①尾管器设计宗旨：下得去、挂的牢、提得出、封得住、倒得开、洗得净、能碰压、能回接。

②采用双层液缸设计理念，用铆接连接推杆和瓦卡，缩小工具最大直径。

③采用非标准螺纹结构，解决连接问题。

④为解决套管之间间隙小，下层悬挂器难下入问题，采用堵塞器式全通径封闭结构。

⑤采用耐温耐压橡胶材料，并用双堵塞器密封结构。

⑥提高碰压系统复合概率，采用空心管和空心胶塞连接结构。

2.2结构设计

①为解决尾管之间间隙较小问题，采用单排卡瓦机构设计，液缸减少至2层，采用铆接的连接方式，解决薄型瓦卡连接的可靠性，并用V140高纲级套管材料，确保抗拉强度和悬挂线载荷满足之上，优化悬挂机构设计。

②为保证悬挂器顺利下入，并且满足耐温耐压封闭系统的情况下，对全通径结构进行设计。在设计上采用间隙较小规模的悬挂器，采用橡胶堵塞器全通径密封结构。对于间隙较大的悬挂器采用金属密封套密封形式，解决尾管重叠下入问题。

2.3其他配套尾管固井工具设计

①回接工具设计。根据尾管大小，设计与尾管相同规模的回接注水泥装置和清洗回接桶的锥形铣刀、铣柱。为保证回接的密封性良好，要对回接筒喇叭以上和内部水泥进行清理。清理喇叭口上部用铣椎，清理筒內水泥用铣柱。

②系列回压工具设计。根据系列尾管固井工具配套要求，设计出浮鞋、浮箍。其作用是防止水泥浆回流，浮鞋还能引导尾管或套管通过不规则井眼。这种设计主要是为了配合尾管悬挂器，防止尾管工程出现意外，水泥浆回流将导致无法关井，所以在设计浮鞋和浮箍时，要严格按照要求^[3]。

3应用

特殊尾管固井工作及配套技术在南海海域进行现场钻井，并且特型尾管悬挂工艺技术、尾管回接配套工艺技术和尾管碰压工艺技术也在现场做了应用。

2018年7月17日，中国石化石油工程技术研究院自主研发的可旋转封隔式尾管悬挂器在南海奋进号平台深水探井应用成功，填补了我国尾管悬挂技术1000米以上深水固井应用打破了国内深水井尾管固井工具的国际垄断，开启了海洋深水钻井尾管固井工具国产化的新时代。深水海洋钻井难度大、费用高，对尾管固井工具的功能要求严苛，并且南海开发过程中需面对海床不稳定、浅层地质灾害、地层压力等问题，在面对特殊气候、特殊地质环境下，加大了开采难度。经过长期技术积累，功能优化，充分施工准备下，中中国石化石油工程技术研究院对海洋深水尾管固井技术研究成功，推动海洋深水固井工具发展。

4技术创新

①设计出三种悬挂器规格，并配合浮鞋、浮箍，解决回压问题。

②设计出回接工具，解决非标准套管回接技术难题。

③设计出非常规回接铣椎、铣椎，对直径尾巴喇叭口和回接筒进行清理，保证回接密封可靠。

④设计出特殊井身结构的尾管悬挂器。

⑤设计出双堵塞器式全通径尾管悬挂器结构，满足全通径要求。

⑥设计出双橡胶堵塞器和双反向胶盘密封结构，保证子高温高压下密封可靠性。

⑦送入工具中设计旋转机构，保证了在送入工具中，堵塞器和空心胶塞不旋转。

⑧设计出特殊选挂机结构，满足在小间隙条件之下，实现尾管悬挂功能呢。并达到悬挂抗拉强度和载荷要求，解决下层尾管下入问题。

⑨设计出非标准套管偏梯形螺纹，解决螺纹连接难度，满足连接强度和高压高温密封功能。

⑩实现了在高密度水泥浆、钻井液和含有大量矿铁粉的环境中顺利施工。

结语

在对特殊井身结构尾管固井工程中，要根据施工现场地质制定出满足开发要求的技术方案，明确施工步骤。为解决特殊井身结构钻探开发的技术难题，采用特殊尾管固井工具及配套技术，在实际应用中取得了较大成功。

参考文献：

[1]蒋海涛，周俊然，刘永峰，曹雪洪，韩振强.（2005）.特殊尾管固井工具及配套技术研究与应用.石油机械2005，15（11），47-50.

[2]张红卫，阮臣良，李鹏飞，楚广川.（2012）.旋转尾管固井工具在超深水平井中的应用.石油矿场机械2012，16（05），73-76.

[3]黄占盈，段志锋，张燕娜，陈春宇，吴学升.（2015）.水平井套管固井关井工具研制与应用.石油矿场机械2015，20（04），87-89.

作者简介：

牟崇伦，男，1986年3月，汉族，辽宁盘锦，硕士学历，长城钻探工程有限公司固井公司。