扶正棱可变形套管扶正器研制及应用

2018-10-31于小波李玉海王春华万发明李迎德

西部探矿工程 2018年11期

于小波，李玉海，王春华，万发明，李迎德，刘伟

（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413）

1 概述

套管扶正器是提高套管居中度、固井质量必不可少的一种完井管串附件，目前应用套管扶正器种类主要分为刚性扶正器、弹性扶正器两大类。大庆油田水平井钻井数量逐年增多，特别是长水平段水平井数量增加较快。在水平井完井施工作业中，既要考虑套管安全下入，又要考虑套管居中问题，因此套管下入及居中是影响水平井固井质量的主要因素之一。针对问题，研制出了适合水平井完井管串应用的套管扶正器，在考虑套管安全下入方面，扶正器扶正棱设计为中空结构，如在下套管发生遇阻，扶正棱在一定阻力作用下可发生缩径变形，使套管串顺利通过遇阻点；在考虑套管刚性支撑方面，扶正棱设计为受力均匀的拱形结构，具有较好承载能力，在正常下套管过程中能够有效支撑套管，满足套管居中要求，根据对水力循环通道计算，优化设计螺旋升角且相邻扶正棱在轴向投影上首尾相连,保证了具有良好的套管居中效果，同时达到提高循环洗井、固井顶替效率的目的。

2 技术参数及结构

2.1 技术参数

适用套管：4-1/2″、5-1/2″、7″；

适用井型：直井、定向井、水平井；

工具尺寸：∅210mm×280mm。

2.2 工具结构

其结构为模具一体冲压式结构，主要包括扶正棱、本体，如图1所示。

图1 半刚性扶正器结构图

3 现场应用情况

2012年前大庆油田水平井套管扶正器主要应用的是刚性扶正器，由于其材质为铸造铝合金，在套管下入过程中一旦遇阻，扶正器容易破损，造成井下复杂。古龙南—平X井，该井完钻井深2640m，水平段长700m，下套管前进行了3次模拟通井，第一次通井钻具组合：∅215.9mm划眼钻头+2柱加重钻杆+35柱18°斜坡钻杆+7柱加重钻杆+18°斜坡钻杆；第二次通井钻具组合：∅215.9mm划眼钻头+1根加重钻杆+∅208mm螺旋螺扶+5根加重钻杆+35柱18°斜坡钻杆+7柱加重钻杆+18°斜坡钻杆；第三次通井钻具组合：∅212mm通井铣鞋+1根加重钻杆+∅212mm西瓜磨鞋+1根加重钻杆+∅212mm西瓜磨鞋+4根加重钻杆+35柱18°斜坡钻杆+7柱加重钻杆+18°斜坡钻杆，通井情况无卡阻显示，比较正常。当下套管至2298m时有遇阻显示,后经多次活动套管仍无法下入，最终进行拔套管作业。

拔套管作业时，初期每根提至套管接箍处时遇卡明显，上提吨位100t并循环钻井液，同时上下活动套管，提出4根套管。第5根时加大上提载荷至110t，同时间歇开泵冲击解卡，第5根提出后拔套管作业正常进行，无须进行循环，仍有遇卡显示，但均未超过100t。该井共下入常规刚性扶正器共计44只，当全部套管起出后，发现扶正器大部分发生严重损坏，同时扶正器上附有10cm左右井壁掉块，共计有13只扶正器已在套管下入及起出过程中被解体，全部掉落井底，导致井下复杂，为后期事故处理增加了难度。从下套管过程和起出套管情况分析，上提活动（悬重正常）二次无阻卡显示，起出常规刚性扶正器多数破碎，说明下套管过程中一旦有遇阻情况发生时，来回活动套管会对刚性扶正器产生冲击，由于刚性扶正器为铸造铝合金结构，其扶正棱及本体抗拉和抗弯强度低，导致扶正器碎裂成碎块，随着套管的下行，碎块堆积在套管接箍处，使井眼不通畅，从而造成下套管及拔套管作业施工困难。

2013年开始，新研制的扶正棱可变形套管扶正器先后在大庆油田中浅层、致密油水平井共计应用400余口水平井，取得了良好现场应用效果，保证了套管下入安全性施工，固井质量合格率达到100%。其中2014年施工的源66-平X井，完钻井深2361m，水平段长度741m，下套管至1606m时发现井口钻井液返出量少，同时上提管串发现悬重不够，判断底部套管因上扣扭矩未达到标准值而脱落，决定拔套管，该井共下入83只扶正棱可变形套管扶正器，全部起出，完好15只，其余扶正棱可变形套管扶正器发生形变，无扶正器掉落井底，未产生井下事故复杂，没有对后期打捞、通井等施工作业产生影响。

龙26-平2x井为大庆油田应用水基钻井液施工的水平段最长记录井，该井完钻井深4045m，实际水平段长度2033m，最大井斜91.11°，其造斜段与水平段均钻遇青山口组，地层坍塌周期短，粘土矿物含量高，且微裂缝发育，钻进过程中极易发生井壁剥落、坍塌等复杂。在经过二次模拟通井作业后，进行了下套管施工作业，为提高该井水平段套管居中度，从而达到提高固井质量目的，该井共计应用扶正棱可变形套管扶正器195只，同时应用了漂浮下套管技术，该井套管一次性下入至设计井深，未现遇阻显示，有效提高了套管下入效率及固井质量。