姬广奇，王晓松，蔡玉贵，毛文俊，南少林，冯 伟

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

管柱旋转工具在渤海的应用

姬广奇，王晓松，蔡玉贵，毛文俊，南少林，冯 伟

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

大位移井技术是当今国际钻井工程领域的高新技术。随着水平位移和水垂比的不断增加，井斜不断增大，井眼轨迹逐渐延长，会出现高水垂比，常常因摩阻较大导致尾管或其它完井管柱无法正常下入。目前，解决井下管柱摩擦阻力的常见方法主要有以下几种：（1）在需要垂直井段和近垂直井段的管串中加入钻铤和加重钻杆，即复合管柱加重技术；（2）漂浮下套管技术。这两种手段均可以进行下尾管作业，但是作业费用高，操作复杂，作业风险相对较高，且无法满足裸眼完井的作业方式。

管柱旋转工具；应用

管柱旋转工具作为一种辅助手段，被应用于大位移井技术。它放置在工作管柱中，可以旋转上部管柱并确保下部管柱或底部钻具组合不旋转，从而解决钻柱悬重损失的问题，且可锁定系统将全部扭矩传递至底部钻具组合，减轻上部管柱摩擦。管柱旋转工具可降低达到完钻井深和生产层所需的悬重，并可扩大建井边界，也可对作业井建模并预测潜在作业风险。

1 作业原理与应用范围

1.1 工作原理

管柱旋转工具通过钻具旋转将下套管的滑动摩擦变成转动摩擦，增加钻具悬重，降低摩阻，推动套管（或其他管柱）向下运动，使套管（或其他管柱）能够顺利送达设计深度。

管柱旋转工具剪切销钉未剪切时，上部短接可以自由旋转，下部短接保持不动。

图1 工具锁定前状态

管柱旋转工具通过憋压剪切销钉，下部上部短接可以自由旋转，下部滑动套筒上移，上下短接锁在一起，同时旋转。

图2 工具锁定后状态

1.2

工具特点

（1）管柱旋转工具上部的管柱独立旋转，同时不影响下部管柱；

（2）能承载较重的轴向压力或拉力；

（3）配置高扭矩承载能力的离合器；

（4）大通径；

（5）工作压力可调；

（6）结构紧凑。

1.3 应用范围

提高复杂工具在大位移井、大斜度井和水平井中的下放和回收能力，适用范围如下：

（1）裸眼完井作业；

（2）砾石充填防砂作业；

（3）射孔作业；

（4）打捞作业；

（5）多分支完井装置；

（6）下尾套作业。

现场应用

2H井作业过程

（1）井深数据：2H井是渤海区域的一口水平井，人工井底深1 799m，垂深803.3m，套管尺寸9-5/8”，最大井斜90°，井底水平位移700.02m，进行套管充填防砂作业。

（2）底部钻具组合：浮鞋+7”星孔筛管（500m）+9-5/8封隔器总成+5”管柱旋转工具+5”加重钻杆*3柱。

（3）井底测试：工具下钻至井底，2H井探底深度1 783.64 m，测试静止和不同转速下管柱上提下放悬重，试验记录见下表1。

表1 管柱旋转工具测试数据表

旋转状态下，管柱下放悬重大于静止状态下管柱下放悬重，更多钻柱有效重力传递至管柱下方。

1.4 工具锁定

管柱旋转工具的锁定压力一般需低于尾管挂和封隔器座封压力，工具在达到预设压差后会锁定，从而将扭矩传递至工具下方的底部钻具组合，确保尾管悬挂器或封隔器的送入工具在需要利用旋转对送入工具进行机械解锁的情况下顺利解锁。

此次作业工具预装4颗剪切销钉（销钉剪切值：±250psi/个），投球后开泵泵送到位，分别打压1 200psi*5min、1 400psi* 5min，销钉剪切，工具锁定。工具锁定前后分别测试钻具在下压10t情况下低转速（5r/min）旋转扭矩，辅助判断管柱旋转工具是否锁定，表2是测试数据。

表2 扭矩对比数据表

2 结论

管柱旋转工具作业于2016年5月21日顺利结束，圆满完成作业任务，通过此次作业我们有如下总结：

1）管柱旋转工具可有效降低上部管柱摩擦阻力，增加下放悬重，帮助尾管/下部完井管柱下至设计井深；

2）工具锁定压力可以调整，达到销钉剪切值后，工具可实现锁定，工具上下管串可一起转动，锁定装置安全可靠；

3）工具内径可确保钻杆胶塞、尾管挂坐封球通过，对后续固井作业无影响。

[1]韩飞，王力，阳文发.旋转引鞋管柱下放工具研制[J].石油矿场机械，2014，（6）.

Application of Tube Column Rotary Tool in Bohai

Ji Guang-qi，Wang Xiao-song，Cai Yu-gui，Mao Wen-jun，Nan Shao-lin，Feng Wei

the technology of large displacement well is a new and high technology in the field of drilling engineering.With the horizontal displacement and vertical water ratio increasing，inclination increases，well trajectory is gradually extended，there will be a high water vertical ratio，often because of high resistance to the tail pipe or other completion tube can not be normal in.At present，there are mainly the following methods to solve common pipe string friction resistance：1 in vertical well section and vertical section of well pipe string in drill collar and heavy weight drill pipe，composite pipe column weighting technology；2 casing floating technology.These two means can be carried out under the tail tube operation，but the operation cost is high，the operation is complex，the operation risk is relatively high，and can not meet the operation mode of the open hole completion.

pipe string rotating tool；application

TE951

B

1003-6490（2016）08-0017-02

2016-08-16

姬广奇（1982—），男，山东菏泽人，工程师，主要从事钻完井工具技术服务工作。