双级固井异常及后续处理分析

摘 要：分级箍是双级固井施工中常用的工具，针对分级箍的双级固井在固井过程中会出现多种异常情况。本文从一口井在双级固井过程中的异常情况展开分析，着重讨论在双级固井过程中根据施工压力对分级箍打开情况的判断，以及固井失败后的补救措施，为今后双级固井施工的现场决策指明了一条思路。

关键词：双级固井 分级箍 挤水泥

一、概述

双级固井是钻井施工中常用的固井工艺。双级固井过程中会出现多种异常情况，对于这些异常情况的现场正确分析和决策对于施工过程的连续和固井施工的成功至关重要。本井在双级固井过程中，对于分级箍是否打开在判断上出现了问题，后续经过挤水泥弥补了双级固井的失败。这样的施工过程具有典型性，为此进行专题讨论和分析。

二、基础数据

井身结构：520mm表层×m+374.6mm钻头×1995m+273.1mm技套×1994.07m（壁厚11.43mm）

井眼轨迹：

上直段0-480m，造斜段480-739m，稳斜段739-1995m，稳斜20.72°

分级箍位置：1140.63-1139.73m

平均井径：447mm，平均井径扩大率19.33%

管串结构：浮鞋+长套2根+浮箍（1970.81-1971.27m）+套管串+分级箍（1140.63-1139.73m）+套管串。

分级箍工作原理：使用的分级箍为机械式分级箍，其设计有两个内部滑套，在进行分级固井操作的过程中进行切换。一级固井使用一级挠性胶塞和承托盘，承托盘预先粘贴在浮箍顶部，一级固井碰压时使用一级挠性胶塞，一级固井碰压后，投入二级铝制开孔弹，开孔弹使分级箍内部滑套自由下落座于开孔座上，即打开分级箍。二级固井水泥注完后，投入二级关闭塞，碰压，关闭分级箍。

三、双级固井施工经过

27日18：30至28日5：00间断循环

28日5：11-5：28 开始注前置液20m3

5：33-6：54注水泥浆93.5 m3

6：58-8：16 替泥浆，设计替量96.8 m3，实际替量99.7m3。替泥浆至96.8 m3时无碰压显示，当时排量0.6m3/min，压力10MPa，出口有返量，按流量计误差3%计算，水泥车又替入2.9m3，无碰压显示，压力未升高，放空后打开水泥头帽投入重力塞，当时时间8：22，至8：45水泥车开始憋分级箍，压力达到11MPa时井口有返出，压力不降，替入量3m3，停水泥车压力降至5MPa，未放空。到9：22水泥车继续打压至11MPa，井口又有返出，替入量1m3，停水泥车，到9：52水泥车再次打压，压力从5MPa升至11MPa，出口再次返出，压力不降，停水泥车压力返回至5MPa，放压回零，水泥车返回量1.4 m3（水柜计量），由于水泥车水柜已满，估计外溢量6m3。关闭回水阀门，压力自动升至5MPa，到10：30继续打压，压力由5MPa升至11MPa，井口未见返出，压力不降，本次替入量3m3，停水泥车改用钻井泵顶替，压力由5MPa陡升至11MPa，半分钟后压力由11MPa突降至5MPa，井口无返出，停泵后水泥车放压回零，倒回量1m3，关闭阀门压力再次升至5MPa。再放压，不停倒回，水柜满，无法计算实际量。停止施工等待水泥候凝。

四、后续处理

28日测声幅遇阻位置1138m，水泥返高260m。

30日下钻至1013m遇阻，接顶驱开泵下放至1035m，加压150KN，下放遇阻，分析认为分级箍以上有混浆，形成水泥塞，决定起钻换牙轮钻头钻水泥塞，关闭分级箍。下钻至1035m遇阻，开泵下划，钻压20-40KN，钻水泥塞至1139.73m停钻，2次下压250KN关闭分级箍，关闭分级箍效果不明显，决定继续钻分级箍，钻压80-120KN，返出混浆与水泥块，后期返出水泥较纯，有强度。

1日分级箍钻穿，循环。下钻至1190m遇阻，划眼至1210m放空，循环时返出胶塞胶皮，大片较完整。下钻至1865m阻；钻水泥塞至浮箍1970.81m。余约38m时返出水泥块有强度，较纯，伴有分级箍附件碎屑。

2日测声幅完，声幅质量：1970.5-1208，CBL：10-30%；1208-1200、990-974、325-267，CBL：30-80%；其余井段20-30%，个别有40%尖子。水泥返高267。

铣分级箍，套管试压8MPa，停泵后压力降至5 MPa，10分钟压力降至2 MPa。

测地层吸收量。清水试挤：注清水1m3，回吐0.8m3，压力8.6MPa；注清水0.8m3，回吐0.6m3，压力8.4MPa。

分级箍挤水泥。下光钻杆至1160m，注水泥3.5m3。分两次挤入水泥1.5m3。第一次挤入1.0m3，无套压；第二次挤入0.5m3，套压2.0MPa，停泵压力不降。候凝12小时，开封井器起钻候凝。

套管试压。在钻塞至1150m时，对套管进行试压。试压8MPa，稳压30min，压降0.2MPa，起钻。

表层与技套之间挤水泥32.8m3。施工前试挤清水1m3。

五、施工过程分析

该井固井的过程可能是：一级固井打完水泥浆，在顶替一级挠行胶塞时，胶塞通过分级箍时，由于自身质量问题，其上的至少两组胶皮被分级箍刮坏，其中一组胶皮直接被刮掉，这从后期通井过程中返出的胶皮可以证明。一级挠性胶塞在通过分级箍时，由于受分级箍挂阻影响，其稳定性受影响，导致其不居中，进而造成刮替273.1mm技套内壁不净，导致在通井时的1190-1210m井段形成混浆。一级挠性胶塞在替浆至浮箍时，由于其碰压环被损坏，导致其即使到位后也不能碰压。在拆掉水泥头投重力塞时，此时浮箍浮鞋未失效。重力塞下行过程中，由于重力塞结构为T型，自由下落过程中受到泥浆的阻力大，达不到一定的速度，并且重力塞下行到738-1140m井段的井斜为21°，其下落到分级箍时，首先是速度不够，可能坐不到位；其次，因一级挠性胶塞此时挂在分级箍上，重力塞不可能坐到位，进而导致不能正常打开分级箍。根据施工过程、测声幅的返高以及重力塞结构分析，在投完重力塞，第一次憋分级箍时，压力达到11MPa，表明分级箍打开孔不通，压力传递为一级胶塞坐在浮箍上不密封所致。当停水泥车时，压力降至5MPa，表明在第一次憋压时，可能分级箍已打开，只是在憋压11 MPa时，分级箍的循环孔受正向压差影响，一级挠性胶塞的胶皮堵住循环孔所致。当停泵时，一级挠性胶塞的胶皮受反向压差影响，胶皮上行，分级箍循环孔露出，导致不能放空。此后多次用水泥车憋压，由于受水泥车排量影响，胶皮不能顺利通过，当用钻井泵顶替时，排量较大，胶皮通过分级箍，进行形成在钻井泵顶替时泵压变化异常、钻塞时在1210m见到大块胶皮。经施工过程及测声幅发现，在打开分级箍过程中，浮箍浮鞋已失效，一级水泥倒返至1865m，浮箍位置1970.81m。

六、结论

1.应根据井身结构来选用分级箍；

2.应使用质量过硬的胶塞和浮箍浮鞋；

3.双级固井施工，必须测准井径数据，同时应用测迟到时间来核实；

4.固井施工时，应使用准确的流量计，必要时可以使用两台流量计；

5.分级箍未关闭，可通过挤水泥的方式进行弥补。在挤水泥前，注意测准地层的吸收量。在下层套管固井前，应根据固井压力做好分级箍的承压试验。

参考文献

[1]陈庭根，钻井工程理论与基础。石油大学出版社，1999.

[2]刘圣，钻井工艺原理。石油工业出版社，1988.