一、概述
固井作业不仅关系到油气井能否顺利完成,影响投产后油气井质量的好坏、油气井寿命的长短及油气井产量的高低,而且其成本在整个钻井工程中也所占权重越来越大,目前(占20%~30%),固井技术发展的目标一直围绕如何进一步提高固井质量及减少固井事故来运行。固井又是一个系统工程,影响因素复杂多样,具有其特殊性,主要表现在以下几个方面:固井作业是一个一次性工程,如质量不合格,即使采用挤水泥等补救方法也难以取得良好的效果。
固井作业是一项系统工程、隐蔽性作业,涉及到材料、流体、化学、机械、力学等多种学科,施工时未知因素多,风险大。
固井作业施工时间短,工作量大,技术性强,费用高。
二、下套管前作业常见问题
1、打完进尺后对钻井液性能调整不重视往往在固井前泥浆性能恶化,流变性差,导致在中完、完井作业环节中易发生井漏和其他事故。技术措施:在打完进尺前就要根据本井实际情况提前按照固井设计的要求逐渐调整钻井液,在压稳气层的前提下适当下调钻井液比重,调整流变性。因客观条件限制无法达到要求的必须提前通知技术科和固井队,以制定对应的技术措施。
2、防漏措施执行不到位
技术措施:
快完钻时或电测前一定要测后效,及时调整钻井液密度。如果前期钻进过程有井漏情况,要详细了解地层承压能力。
现场要准备堵漏材料并储备40m3钻井液,电测前处理好钻井液性能,保证井下安全。
如果电测或起钻过程中,时间过长需压重浆、稠浆,泵入的泥浆性能要满足井下安全的要求。工程师和泥浆组长必须记录好其性能、泵入量及在井眼内的位置。下钻时要有针对性细化分段下钻措施,小排量开泵循环,在重浆段连续开泵将其顶散,避免形成段塞造成局部蹩压,引起井漏。
工程师和刹把操作人员必须清楚正常循环压耗,特别是起动泵压,防止顶泵压力过高直接压漏地层。
下钻、下套管过程中按照技术要求和井下情况分段循环处理上部泥浆。下至漏点或承压能力低的地层前m必须将上部泥浆性能处理好,严禁在薄弱位置循环。
开泵要缓慢,排量由小到大。开泵前开转盘搅动钻井液,破坏结构力。如果发现停泵环空憋压(特别是水平段),通过大幅度上下活动钻具(尽量开转盘),压力降为0MPa则为环空不畅(沉沙较多),需要加强活动钻具和提高循环排量畅通环空。如果压力不降则为重浆、稠浆进入直井段环空,小排量循环并配合大幅度活动钻具直至返出井口。
下钻、下套管过程中控制好速度,保证此时环空返速小于钻进时泥浆返速,避免压漏地层。
中途有遇阻显示首先选择开泵冲开,避免直接快速下砸压漏地层或者造成卡钻、卡套管事故。
3、对送井套管、附件、工具等检查不到位技术措施:
送井的套管、短节必须通径、合扣,清洗丝扣过程中目测检查丝扣是否有损伤,气密封扣必须额外检查密封台肩。
芯轴和卡瓦要妥善保存,避免损伤密封部位,套管送到位后认真合扣或合卡瓦。
送井的套管附件除合扣外,还要检查合格证,了解承压能力,确保反向承压能力大于液柱压差。保证密封球球体无损伤并且能够顺利弹起。
所有没有备用件的工具要妥善保存,上钻台过程中要做好保护措施,避免损伤后无法及时组织到位。各种短节、附件等必须手工引扣。如果下多种扣型的复合套管,还要考虑中途循环时套管扣型与循环帽子、循环短节的匹配问题。
三、下套管作业期间常见问题
1、对入井套管的上扣扭矩不清楚
目前各套管厂家生产的套管更新换代太快,上扣扭矩越来越高,套管队数据库更新不及时以及当前套管队管理混乱的情况,经常造成入井套管上扣扭矩不到位。工程师在套管到井后一定要核实其性能数据,要厂家提供上扣扭矩,下套管过程要加强监督。2、不安要求加套管扶正器
套管扶正器对提高顶替效率,保障固井质量有举足轻重的作用。如果添加方法不合理或风险太大,固井施工设计审核时也会提出修改意见。对于需加扶正器的套管在公扣处做好标记。3、下套管过程中防卡措施制定不合理或不执行
下套管过程中防卡、防漏工作很重要,尤其是下大尺寸套管。但目前一些井队为了抢时间而减少灌浆次数,导致最后下完或套管遇阻了接循环帽子循环时,光灌满都要花很长时间,影响了施工安全。因循环等原因需暂停下套管时,不按要求活动套管,如果是水基泥浆或者有大段泥岩段就增加了卡钻风险。套管阻卡一般可分为以下三类:一是套管粘吸卡,二是井眼缩经卡,三是井眼坍塌或砂桥卡。套管阻卡的原因及影响因素:(1)套管粘卡是由于套管与井壁的接触面积大,上扣时间长,不能旋转,因此卡套管的发生机率较大。
(2)缩径卡套管是由于井眼不稳定,特别是钻遇蠕动性盐岩层或由于钻井夜性能不好形成较厚的虚泥饼,导致井眼缩径,造成缩径卡套管事故。
(3)井眼坍塌或砂桥卡套管是在下套管过程中或下套管结束后发生井眼坍塌或形成砂桥造成卡套管事故。
技术措施:
(1)下套管前认真通井,对缩径段反复划眼。
(2)调整好钻井液性能,保证压稳地层,防止井眼坍塌,减少蠕动性地层的蠕动速度和井眼缩径。
(3)下套管前认真处理好钻井液性能,降低钻井液粘度、切力和失水,并充分循环处理钻井液,方可下套管。
(4)对于深井、长裸眼井和定向井、水平井等,必要时在下套管前要求加入塑料或玻璃小球配合液体润滑剂,降低井眼摩阻系数。
(5)下套管作业要认真准备(包括人员组织、工具等),仅可能减少下套管时间和中间停待。
(6)下套管前对漏失层要求很好地堵漏,并控制下套管的速度,防止压漏地层。
(7)在高压层下套管前要求压稳,防止在下套管过程中发生溢流,保持井内压力平衡。
(8)下套管时如遇阻,应反复活动套管,并接方钻杆或循环头循环处理钻井液,不能盲目下压,防止套管卡死。
(9)下套管前要校正井口,防止下套管上扣时错扣。必要时使用套管扶正台,采用人工或机械扶正套管,防止下套管上扣时错扣并加快下套管速度。
(10)勤灌浆、勤灌满,减少因灌浆造成的下套管停顿时间。
(11)下完套管后要求先灌满钻井液后再慢慢开泵循环,等循环畅通后慢慢提高循环排量,防止混入空气造成开泵困难和压漏地层。
(12)在灌浆间隙要不停地活动套管,上下活动套管距离不小于2米。
4、下套管防漏措施制定不合理或不执行
井漏是影响固井质量的非常重要的因素之一。工程师一定要认识到这一点,把工作做细做扎实,具体措施见通井防漏部分。5、套管附件引起的复杂情况
常见的有密封球不通或损坏、承压能力不足、未使用强闭式附件、杂物落入套管内堵塞水眼等。工程师必须按要求认真检查落实,加强对固井队的监管。
6、联顶节计算错误
使用芯轴固井对联顶节计算精度要求很高,一旦失误则造成芯轴无法坐封,工程师要认真对待,如果拿捏不准则重新测量钻台面到套管头上端面的空高。一开必须定准联入,确定好套管头位置,后面开次可根据对应的套管头高度计算联入。然后根据计算出的数据和实际测量数据对比就有效避免了上述错误。还有几个接联顶节的细节问题要注意,芯轴的上下端面不要弄反,芯轴上部脖颈部分要装密封件,必须保护好,联顶节上到扭矩后必须适当松扣。7、井口不正或喇叭口内径小,座芯轴困难
这是一个普遍存在的问题,下套管前工程师要提前检查居中情况及喇叭口内径,提前做好准备工作,以便在下芯轴时及时找正。芯轴最大外径和试压塞的最大外径基本是一致的,只要安装好喇叭口后进行过试压工作,芯轴通过就不存在问题。8、下套管过程中关键节点盯不紧
需要监察的项点主要有:下附件、转换短节、定位短套要旁站到位,扶正器下入数量和排列顺序要交代清楚并在套管公扣处做好记号。9、固井设计基础数据出错
一般情况下最容易出错的有以下几点:电测时不收集井温资料、井径扩大率计算错误、泥浆性能数据不全或未更新、轨迹数据单位错误。四、固井作业期间常见问题
1、固井前期准备工作不充分
下套管、固井作业涉及到很多准备工作,比如、清水储备及供应、先导浆准备及泥浆回收、水泥准备、固井工具准备、排污、封井器冲洗、反挤及加回压施工。技术措施:
(1)井队按照会议要求对准备工作进行人员分工,准备完成后由工程师亲自验收。
(2)固井施工前井队必须储存充足的清水,根据下套管前会议要求落实供应情况。
(3)泥浆组长按要求准备性能符合设计的先导浆,工程师必须验收。提前架好回收泥浆的泵,并且确定其工作能力能够满足回收钻井液的要求。
(4)下套管前的会上就要做好封井器冲洗、反挤、加回压施工的方案,提前准备好转换接头等工具。
2、固井过程中关键点把控
需要注意的项目有装胶塞,先导浆、冲洗液、隔离液、水泥浆的性能及实际入井量,注替排量是否满足设计要求。
五、尾管固井常见问题
尾管固井工艺对尾管悬挂器的要求是“下的去、挂的住、密封严、倒的开、提的出”。其复杂情况主要包括以下几种:1、尾管、套管称重不准确
技术措施:
在下套管作业施工前工程师必须确定好送入钻具并排好顺序,通井过程中对送入钻具提前称重,以便后期校验误差。通井到底灌满泥浆(开泵前),记录好入井钻具总悬重1(除去游车、大钩、水龙头)。送入钻具全部起出后(环空灌满泥浆)记录好钻具悬重2(除去游车、大钩、水龙头),然后相减,变得出送入钻具悬重。下尾管过程中同样要进行称重操作。尾管全部入井后,灌满泥浆,称重入井尾管悬重(除去游车、大钩、水龙头),尾管下到位后记录总悬重(除去游车、大钩、水龙头),相减便是送入钻具悬重(除去游车、大钩、水龙头)。如果通井时钻井液性能和下套管时变化不大,送入钻具悬重偏差也不会很大,如果大幅度调整了钻井液性能,则以下尾管时的称重数据为准。2、尾管悬挂器座挂不上尾管悬挂器座封不上的原因有:(1)铜球未到球座位置(2)上层套管内壁没有刮壁不干净、套管内壁磨损严重、或套管壁厚小强度低或座挂位置正好处于接箍等原因可能造成悬挂不上(3)悬挂器本身设计缺陷,如:座挂卡瓦锥度设计不当,不能实现自锁,尾管悬挂器座封液压缸设计间隙不合适,造成活塞不能有效上行等(4)尾管悬挂器座挂卡瓦在下尾管过程中被损坏(5)悬挂重量大,悬挂器本体发生变形,活塞上行阻力大(6)钻井液固相含量高,性能不稳定,造成座挂液压缸堵塞。技术措施:
(1)对送入钻具要按技术要求通径,通径规的外径要符合厂家要求。
(2)下尾管前对上层套管内壁刮壁,尤其是钻井周期长的井。挂壁的井段要考虑到座挂不成功进行座底固井的情况;
(3)选择合理的座挂位置,应避开套管内壁磨损严重和套管接箍等位置;
(4)控制尾管下放速度,防止尾管悬挂器座挂卡瓦在下尾管过程中被损坏;
(5)合理的尾管悬挂器座挂液压缸设计间隙,并在地面做拉伸试压座挂试验;
(6)提高钻井液稳定性能,并设计合理的液压缸防堵塞结构;
(7)液压尾管悬挂器下部的浮鞋应设计有旁通孔,如果没有可在浮鞋的上方套管出成螺旋型开1-3个孔,万一座挂不上可以座井底倒扣完成固井施工。
3、下尾管中途遇阻
下尾管中途遇阻一般分两种情况,一种是在上层套管内遇阻,二是在裸眼段遇阻。如果在上层套管内遇阻,一般是由于尾管悬挂器的卡瓦提前座挂引起的,在裸眼段遇阻除悬挂器原因外还可能是地层的原因。尾管悬挂器(液压式)的卡瓦提前座封的原因有:(1)开泵循环泵压超过悬挂器座封销钉剪切压力,造成尾管悬挂器的卡瓦提前座封;(2)下尾管速度太快,也可能造成卡瓦提前座挂而遇阻;(3)尾管悬挂器本体锥体本位外径设计太大,如上层套管内壁不干净、稍有变形或井眼缩径,就可能引起下尾管中途遇阻。技术措施:
如果下尾管遇阻,需要循环钻井液,控制开泵循环泵压不超过悬挂器座挂销钉剪切压力;
控制下尾管速度,一般一根套管下放时间不少于30s,以厂家要求为准;
在尾管悬挂器本体锥体上下各加一个外径大于锥体的刚性扶正器;
适当提高悬挂器的座挂剪钉压力。
4、尾管悬挂器倒不开、提不出
尾管悬挂器倒不开、提不出是指尾管下到井底后,悬挂器倒扣装置和尾管连接的反扣部位倒不开扣,或者倒开后无法提出送放工具,造成悬挂器无法脱手。尾管悬挂器倒不开的原因有:
倒扣时,倒扣螺母处受力,造成倒扣困难;
倒扣螺母处有脏物,造成粘扣;
倒扣螺母设计强度低,在下尾管时已经变形;
井斜角大,且井眼狗腿度大,倒扣时倒扣扭矩无法正常传到井底。
技术措施:
尾管悬挂器在入井前要进行严格仔细的检查。如倒扣时,反转严重,应仔细计算中和点,保证倒扣螺母处不受力,并较少倒扣摩阻;在增加倒扣扭矩时,注意一次倒扣的圈数不要超过钻杆的允许的抗扭强度,防止钻杆扭断;如判断扣已经倒开,则通过适当迅速上提下放的方法,使悬挂器脱手。—长按