钻井技术员成长之路(精典全本) 6

实习技术员的基本功(六)

序言：

由于本口井比较特殊，采用的是分级固井的方式完井。这也算是水平井完井的一大特点，与其它定向井的完井方式不一样。所以在这里简单的介绍下。

正文：

由于本井是一口水平井，所以完井方式有些特殊。采用的是分级固井的割逢衬管完井的方式。

割逢筛管完井方法共有两种：一种是在钻完油气层后，下入套管柱端连接衬管的管柱到油层部位，使用套管外封隔器注入水泥封固油层以上井段的环行空间。另外一种完井方式是当钻头钻到油层顶部，下入套管至油层顶部，注水泥固井，下入钻头从套管鞋继续向下钻穿油层至完井井深，再下入带割缝衬管的管柱，封隔器还密封衬管和套管的环行空间。

使用割缝衬管还允许一些细砂随着原油进入井中，较大的砂粒被阻在衬管外面形成”砂桥”或者”砂拱”，随后较小的砂粒被挡住，以后更小的砂粒被阻挡住。这样，在井壁形成由粗到细的滤砂层，阻止油层大量出砂，起到防砂的效果。

上图中的缝眼是纵向排列的。

“口袋”是有出砂沉淀的用途的。对于出砂严重的油层应该将沉砂口袋加长；稠油井为了便于抽油泵下入口袋，口袋也应加长；低渗透油层，由于动液面低，应该加长口袋。本井预留口袋60米。

下面来说说我们表套，技套，和油层套管(上图为技套)。

表套和技套：钢级J-55的浅绿色套管，最小屈服强度379MPa,最高屈服强度552MPa,最低抗拉强度517MPa,延伸率22.5%。

而此次下的油套为两种：钢级N80的为红色套管，最小屈服强度552MPa,最高屈服强度758MPa,最低抗拉强度689MPa,延伸率17%。

钢级P110为白色套管，最小屈服强度758MPa,最高屈服强度965MPa,最低抗拉强度

865MPa。

套管螺纹分两大类：API套管螺纹和非API标准的特殊套管螺纹。

API套管螺纹又分：短圆螺纹(STC),长圆螺纹(LTC),梯形螺纹(BTC)，直连型螺纹(XL)。

油井水泥的性能中对于固井最重要的是水泥水化反应和速度，也就是水泥浆稠化，硬化的速度和反应成生物的强度及热稳定性。

注水泥的设计方案设计必须做到：一是依据井下地层条件和参数，如被封固地层的岩性和物性，井底温度和压力，地层流体性质等。二是依据井筒条件，如获取井径资料，地层及油气电测资料或数据，完井钻井液性能，地层孔隙压力和破裂压力，确定套管下深及管串组合，水泥封固层位及段长等。在上述条件齐全后方可进行注水泥设计。其中包括：注水泥浆量，替钻井液量，驱替钻井液的流型，临界流速，临界排量，全过程注替压力变化计算，排量及压力控制和隔离液设计等。

在注水泥和替钻井液过程中，钻井液能否被顶替干净，是水泥作业成功的关键。实践证明，良好的井眼和套管居中是提高顶替效率的前提。

在大斜度和水平井段，由于重力作用套管容易粘靠井壁，形成套管偏心。套管偏心引起环空间隙不均匀，使流经的液体受到阻力不同。流体的最大流速分布在环空间隙较大的上部，而下部的流速降低，甚至没有液体流经，降低顶替效率，使水泥浆不能有效地填充整个环空，造成环空窜通，这是影响固井质量的主要因素之一。

扶正器除了能改善套管的居中程度以外，还可以减少下套管的摩擦阻力。扶正器的选择取决于井眼的状况及扶正器受力情况。常用的扶正器有两种：一种是弹性扶正器，另一种是刚性扶正器(本口井使用的是螺旋翼片的刚性扶正器，在入套管前，可以用平口起子将三个螺丝上紧固定在套管上)。弹性扶正器适合于井径大而不规则的井眼，而刚性扶正器适合于井眼轨迹规则，井径均匀的井眼，不适合于有”狗腿”或井径扩大的井段。

在实际应用中，在造斜段至降斜段内每根套管加一只扶正器；在延伸段或水平段内，刚性扶正器和弹性扶正器配合使用，一般情况下1根套管1只扶正器。

分级注水泥，就是应用分级注水泥器，在一口井中使注水泥作业分成二级或三级(自下而上分段)完成的注水泥方法。

分级注水泥的作用：降低环空液柱压力，防止漏失，防止损坏油气层；在高压油气井，可分级注入不同稠化时间的水泥浆，在完成第一级注水泥施工后，打开循环孔，反循环钻井液，形成对地层的回压，直至第一级水泥凝固。这样可防止环空高压油气水窜；在多油气层中，且油气层段间隔长时，在间隔段不注水泥可节省水泥；可用较低功率的水泥泵，以较高速度顶替水泥浆，在环空形成紊流，有利于提高封固质量；可使用两凝水泥固井。

上图中左一是重力塞，左二是泵送打开塞，右一是旁通坐，右二是关闭塞，柜子上面的是碰压板。

分级注水泥器的作用原理是利用不同作用的胶塞，在地面通过水泥浆泵送并靠压力实现打开，关闭，从而完成全部分级注水泥施工。下放重力塞或泵送打开塞，坐入分级接箍打开座并形成密封，井口憋压，剪断打开销钉，迫使开打套下行，露出循环孔。注完第二级水泥，压入关闭塞，替钻井液，直至关闭塞坐入关闭座，继续憋压，剪断关闭套销钉，迫使关闭套下行，关闭循环孔。

上图为套管外封隔注水泥技术，就是应用联结在套管串的套管外封隔器，在注水泥及水泥凝固过程中，实现套管环空封隔。

套管外封隔器主要由橡胶筒，中心管，阀箍等组成。中心管为一段套管，可直接与套管接箍连接。橡胶筒是由软金属片叠加成加强层，并与橡胶硫化成一体，可承受高压的可膨胀密封元件。阀箍上装有二只断开杆和三个并列串联的控制阀，在施工中阀可以准确地控制封隔器坐封，不必担心封隔会提前坐封或由于坐封压力过大而胀破胶筒。阀箍中还有过滤装置，可防止钻井液中的颗粒物堵塞阀孔及进液通道。

根据帕斯卡流体力学原理：在一个平衡流体中，由于外部施加的压力而引起的分压力在流体内部是均匀变化的。套管外封隔器正是根据这一原理起作用的。

膨胀机理：当顶替胶塞通过封隔器中心管及阀箍时，将断开杆打断(如果无胶塞通过应事先将断开杆卸掉)，当顶替胶塞运行到阻流环时，套管内形成密封，憋压时钻井液经阀箍的进

流孔，滤网进入锁紧阀。当压力达到一定值时，锁紧阀的销钉被剪断，锁紧阀打开，同时单流阀也打开，钻井液经限压阀进入中心管与胶筒间的膨胀腔内，在液体压力作用下，封隔器膨胀变形与井壁紧密接触形成密封。当膨胀腔内的压力达到一定值时，限压阀销钉剪断，限压阀关闭，将进液孔堵死，此时套管内压力与膨胀腔内的液体压力相互隔绝，实现完全坐封，井口液压为零，锁紧阀自动锁紧，实现永久性关闭，以后的井下压裂作业不影响封隔器的作用。

以上是分级固井的设备介绍。下面就现场实际操作时，总结的经验给大家谈谈。

联入的计算。这是个很重要的概念，如果你没有算好套管的长度，及联入的长度，会出现套管头无法安装。联顶节与联入不是一样的概念。本队每次送的表套，技术套，和油套的联顶节统一为8.4米。而联入是从钻盘面到联顶节下面一根套管接箍的长度。

上图就是套管头。要卸掉联顶节才能安装。作用是悬挂套管，密封环行空间，连接封井器或采油树等。本队由于下了技术套管，所以是坐在技套的接箍上，不会从环空中掉下去，而如果没有技套是被表套与油套之间压死了的(不可考证，待研究)。

接着上面说。我们队是40的架子，含基础面补心高度是7.8米，在一开表套及技套和油套的联顶节高度均为8.4米(如果不下技术套管，则会送来表套的联顶节，因为防喷器是坐在它上面的。如果要下技术套管则表套就不会有联顶节，防喷器是坐在技术套管上)，而井口坐吊卡和接箍须量出高度，油套的井口高度要刻意调整。这样就可以使卸去联顶节的油套接箍高于表套和技套。