尾管及双级固井技术

尾管及双级固井技术

前言

尾管固井、双级固井较常规固井而言属于特殊固井工艺技术，它们均是依靠专用的井下工具附件，通过特殊的施工工艺达到固井的目的。

尾管主要是指其顶部低于井口的套管柱，它的管柱主体包括套管（筛管）部分和钻杆等下入工具部分，它的完井方式为射孔完成和筛管完成。

1、尾管分类

1）按应用目的分类

①中间尾管（又称技术尾管或钻井尾管）

这类尾管常用于深井。它的目的同中间套管一样，主要用以封隔漏失、封隔高低压地层、封隔不稳定地层（坍塌、塑性等），保证钻井顺利，如果下部再下尾管时它也起生产套管的作用。

②生产尾管（油层尾管）

用以封隔油气层，建立油气生产通道，可以节省套管，减轻钻机负荷，降低套管的钢级、壁厚和螺纹等级要求。

③保护性尾管（短回接尾管）

可以将原有尾管回接到井内任何位置，它主要起修复保护作用。

④回接尾管

通过回接装置将原尾管回接并延伸到井口，它在修复、保护原有套管的基础上，为井内提供一层全新的套管柱，提高套管的防腐、耐压能力。

2）按悬挂器类型分类

尾管悬挂器是将尾管下入井内，座挂在上层套管下部的预定位置上，并能完成固井施工作业的特殊固井井下工具。尾管固井作业的顺利、成功与否，在很大程度上取决于尾管悬挂器设计和使用的科学性、合理性和可靠性。具体的要求是：下得去、

挂得住、倒得开、可回接，并具有满足施工的流通通道。根据尾管悬挂器设计原理、工具结构和座挂原理的不同，它又可以分为机械式和液动式两种，而目前常用的是液压式这种悬挂器主要是依靠专门的结构附件，通过井内蹩压来实现尾管座挂，可用于任何井型（直井、定向井）。

2、液压悬挂器主要结构及附件

1)悬挂器主要由两部分组成：悬挂器本体和送入工具

本体：锥体、液压缸、活塞、剪切销钉、推进杆、卡瓦、回接筒、扶正块等。如果是双液缸的，卡瓦分上卡瓦和下卡瓦等，只能一次性使用。

送入工具：提升短节、变扣接头、倒扣螺母、中心管等组成，可以回收，检修后可重复使用。

2) 配套使用的附件:浮鞋、浮箍、球座短节、大小胶塞及铜球

3)悬挂器主要规格：

φ339.7mm×φ244.5mm

φ244.5mm×φ177.8mm/139.7mm、

φ177.8mm×φ127mm/114.3mm

3、液压式悬挂器的使用原理（以DYX-A型为例）

投球蹩压后，压力通过液体压进流孔作用于活塞上，当液体压力增至11-12Mpa时，剪断液压缸销钉，液压推动活塞上行，活塞带动推杆及卡瓦上升至锥体，使尾管卡紧并固定在上层套管上，实现座挂。当一次座挂不成时，可以重新座挂，否则就要将尾管下入至井底，进行固井。

4、性能特点

①液压控制实施座挂，可用于多种井况。

②胶塞球座均设计锁紧装置，碰压可防止回移，且具有良好的可钻性。

③密封总成利用“W”形多组合密封，双向密封性能好。

④悬挂器上下均配有扶正环，可以保证扶正效果。又可以保护液缸、卡瓦不受损伤。

⑤倒扣操作方便可靠，无需找中和点，只要将钻具下压5-10吨，然后正转即可倒扣。

5、尾管悬挂器使用操作要点

尾管悬挂器要在厂家服务人员的指导下进行使用和操作，但必要的技术要求和工作程序我们应该掌握。

①要根据上层套管和本次尾管固井的技术要求，对悬挂器进行选型，规格、尺寸、作用方式、额定负荷以及其他附件。

②固井前，要共同对悬挂器、送入工具及其它附件进行清点、检查、验收等。

③现场组装工具要按使用说明和有关技术要求执行。

④认真计算钻杆回缩距，留好口袋，对所有入井管柱逐一通径，不准遗漏。

⑤下钻通井，井筒必须畅通干净，泥浆性能符合要求，循环压力正常，起钻时，钻具在悬挂器位置时应认真称重。

⑥下尾管，连接浮鞋浮箍后应做循环顶通试验。下入尾管时，要求五根一灌，十根灌满。下入钻具时，一柱一灌，十柱灌满，下放速度不大于18m/min，要求下放匀速，不能猛刹或开泵过猛。下悬挂器时，严禁在其液缸处打大钳。尾管下完后要认真称重。

⑦下完钻具后，应先开泵循环，调整泥浆，然后再实施座挂。

⑧投球速度一般按90-100m/min计算，铜球的直径不可混用φ177.8mm/139.7mm/127mm/114.3mm分别为φ45/42/36/36mm，铜球到达球座后，开泵蹩压，压力最大不大于12Mpa，然后缓慢下放钻具，当下放距离基本等于回缩距，大钩净悬重等于送入钻具时，说明座挂成功。

⑨下压钻具5-10吨，继续蹩压至17Mpa，蹩掉球座芯子，压力下降后，开泵循环泥浆。

⑩停泵后，正转倒扣，累计有效倒扣圈数不少于20圈，然后将钻具提至中和点后再上提1.5-1.8m，若此时大钩悬重等于上部钻具加游车重量之和，表明扣已倒开。然后将钻具回放倒扣前位置，下压5-10吨，循环泥浆，准备固井。

6、尾管固井特点：

（1）泵压高，施工困难，由于悬挂器的结构设计所至，它的流道截面积较重合段已有大幅度下降，而且座挂后流道截面积还要下降许多。例如φ244.5mm×φ139.7mm 悬挂器座挂后，流道截面积仅31cm2，下降41.5%，只相当φ6.28mm的通径，环容只有3.1l/m，只是重合段环容的12%，若和裸眼段环容相比则下降的更多。这样一来，固井中此处必然产生大量压耗，导致泵压猛增。

（2）对井眼及泥浆性能要求高，如果泥浆性能不好，井眼不干净，更容易在此处形成桥堵蹩高压，导致固井复杂和失败，因此对泥浆性能粘切、含砂、防钙侵要求较高，在小排量循环的条件下，对井眼净化要求高。

（3）对水泥浆性能要求高

一般水泥浆失水维持在250ml以内就可以固井，而尾管固井失水必须小于50ml。尾管固井除正常施工所需的稠化时间外，还要考虑循环洗井及相关工作所需的稠化时间，安全时间也较一般井长，而且还要考虑喇叭口处的抗压强度，析水及体系稳定性，水泥浆抗污染程度等。

（4）压力高，作业时间长，对施工要求严格

这主要指尾管固井要求设备能力强，工具可靠，计量准确，指挥得力。

7、固井设计

由于尾管固井的特点，决定了固井设计的技术要求高。

（1）管串：浮鞋+套管+双浮箍+套管+碰压球座+套管串+悬挂器+送入工具+钻杆。（2）井眼条件和泥浆性能：上窜、漏失

（3）水泥浆性能及试验

G级水泥+降失水剂+ +增强剂+微膨胀剂+调凝剂+分散剂等，也要根据井温加入热稳定材料，根据压力条件加入减轻材料。稠化曲线要有较短的直角时间。

（4）排量选择：尾管固井中，不可一味机械的追求大排量紊流固井，这方面教训太多了，应该引起足够的重视，要根据环容，悬挂器类型，实测泵压去合理选择调整