CN101864925B - 一种免钻式分级箍及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于固井井下工具，特别是一种免钻式分级箍及工艺，一种免钻式分级箍：它包括外套、重力塞座、上接头、下滑套、关闭套和胶塞套，其工艺特征是：按照固井程序进行一级注水泥作业，第一级固井碰压结束后，投入重力塞；使重力塞座与下滑套同步下行，打开循环孔建立二级循环，然后实施第二级注水泥作业；二级注水泥结束后，当二级胶塞行至分级箍胶塞套时，完成碰压；蹩压剪断关闭套和第二销钉组，推动关闭套及胶塞套同步下行，关闭循环孔，然后继续加压，控制压力变化使重力塞座、重力塞、胶塞套、二级胶塞连为一体落入井底，完成二级注水泥作业。它提供了一种成本低、工艺性好、时间快的一种免钻式分级箍及工艺。

Description

一种免钻式分级箍及工艺

技术领域

本发明属于固井井下工具，特别是一种免钻式分级箍及工艺。

背景技术

长庆油田油井最大钻探井深达到3100米，最大垂深达到2900米，油层段（从延安组到延长组）跨度达900米，由于洛河组漏失严重，地层水对套管腐蚀严重，油田公司要求水泥浆返至地面300～500米。为了节省费用缩短建井周期，油层套管固井全部采用一次上返固井工艺。因固井时经常发生漏失，轻则水泥返高不够，重则上部油层出现未封的质量事故。因此，一次上返固井工艺已不能满足固井要求。由于长庆油田公司开发方案要求垂深超过2500米的油井必须使用分级固井工艺技术。若采用现有的分级箍固井技术则需要下小钻具钻水泥塞，耗费大量时间，同时成本也将相应上升。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、工艺性好、时间快的一种免钻式分级箍及工艺，以便为钻井提速工作提供有力的技术支撑。

本发明的目的是这样实现的，一种免钻式分级箍，其特征是：它包括外套、重力塞座、上接头、下滑套、关闭套和胶塞套，重力塞座下端为座体，上端为筒体，上端筒体连接胶塞套形成一体，重力塞座与外套之间通过下滑套和关闭套相隔开，下滑套在下，关闭套在上，通过第三销钉组和第四销钉组将重力塞座筒体与下滑套和关闭套连接，通过第一销钉组和第二销钉组将下滑套和关闭套与外套相连接，外套顶端口连接上接头。

所述第一销钉组和第二销钉组之间，由外套向下滑套壁形成循环孔。

所述第一销钉组在第二销钉组的下端，第四销钉组在第三销钉组的下端。

一种免钻式分级箍工艺，其工艺特征是：按照固井程序进行一级注水泥作业，第一级固井碰压结束后，投入重力塞；待重力塞到达分级箍重力塞座位置时，通过井口加压，剪断开孔第一销钉组，使重力塞座与下滑套同步下行，打开循环孔建立二级循环，然后实施第二级注水泥作业；二级注水泥结束后，压二级胶塞替浆，当二级胶塞行至分级箍胶塞套时，完成碰压；蹩压剪断关闭套和第二销钉组，推动关闭套及胶塞套同步下行，关闭循环孔，然后继续加压，剪断下滑套之间的第四销钉组和第三销钉组后，控制压力变化使重力塞座、重力塞、胶塞套、二级胶塞连为一体落入井底，完成二级注水泥作业。

本发明的优点是：

1.分级箍工具在使用中打开、关闭正常，能满足试压20MPa的要求；

2.要求水泥浆体系失水≤80毫升；稠化时间满足安全要求，≥100分钟可调；水泥石强度达到18MPa以上；

3.免钻分级箍在油井固井中试验2—3口井，免钻式分级箍试验成功率95%以上。

下免钻分级箍固井技术应用与固井工程后，其经济效益十分显著，主要有以下几个方面:

1.应用免钻分级箍固井，可避免井队钻分级箍水泥塞作业程序，至少节约2天建井周期，依据井队日费开资4.5万元/日计算（400-500型钻机），每口井可节约钻井队日费开支=2×4.5=9（万元）。2009年共固井120口，计算累计节约日费开支=9×120=1080（万元）；

2.每口井井深平均按2600米计算，一口井使用31/2″钻杆274根，每根日租赁费16元/根，平均每口井小钻杆租赁费：274×16×2=8768元；2009年固井120口，累计节约使用小钻杆费用=8768×120=105.22万元；

3.其中9口出现钻水泥塞等问题，实际支出费用48万元；

4.计算累计节约：1080+105.22—48=1137.22万元；

5.社会效益：应用免钻分级箍固井后井队可节约建井周期2天时间（48小时），具有十分显著的提速效果。

同时由于固井质量的提高，相对减小了套管腐蚀，延长了油井寿命，减少了挤水泥封窜作业费用及对油层的损害，提高了油井原油采收率，因此，具有明显的社会效益。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是免钻分级箍的工作流程示意图；

图3是免钻分级箍的工作流程示意图；

图4是免钻分级箍的工作流程示意图；

图5是免钻分级箍的工作流程示意图；

图6是免钻分级箍的工作流程示意图；

图7是免钻分级箍的工作流程示意图。

图中：1.重力塞座；2.第一销钉组；3.第四销钉组；4.下滑套；5.循环孔；6.关闭套；7.胶塞套；8.第二销钉组；9.第三销钉组；10.外套；11.上接头。

具体实施方式

如图1所示，免钻分级箍：包括外套10、重力塞座1、上接头11、下滑套4和关闭套6和胶塞套7，重力塞座1下端为座体，上端为筒体，上端筒体连接胶塞套7形成一体，重力塞座1与外套10之间通过下滑套4和关闭套6相隔开，下滑套4在下，关闭套6在上，通过第三销钉组9和第四销钉组3将重力塞座1筒体与下滑套4和关闭套6连接，通过第一销钉组2和第二销钉组8将下滑套4和关闭套6与外套10相连接，外套10顶端口连接上接头11。

在第一销钉组2和第二销钉组8之间，由外套10向下滑套4壁形成循环孔5。

第一销钉组2在第二销钉组8的下端，第四销钉组3在第三销钉组9的下端。

本发明的工作流程通过图2至图7进行说明：

图2是第一级注水泥作业；

图3投入重力塞，重力塞到达分级箍重力塞座位置；

图4通过井口加压，剪断开孔销钉组，使重力塞座与下滑套同步下行；

图5第二级注水泥作业，二级注水泥结束，压二级胶塞替浆，当二级胶塞行至分级箍胶塞套时，完成碰压；

图6蹩压剪断关闭套销钉组，推动关闭套及胶塞套同步下行，关闭循环孔；

图7然后继续加压，剪断下滑套之间的销钉组后，控制压力变化使重力塞座、重力塞、胶塞套、二级胶塞连为一体落入井底。

确切讲工作流程是：按照固井程序进行一级注水泥作业，第一级固井碰压结束后，投入重力塞。待重力塞到达分级箍重力塞座1位置时，通过井口加压，剪断开孔第一销钉组2，使重力塞座1与下滑套4同步下行，打开循环孔5建立二级循环，然后实施第二级注水泥作业；二级注水泥结束后，压二级胶塞替浆，当二级胶塞行至分级箍胶塞套7时，完成碰压。蹩压剪断关闭套6和第二销钉组8，推动关闭套6及胶塞套7同步下行，关闭循环孔5，然后继续加压，剪断下滑套4之间的第四销钉组3和第三销钉组9后，控制压力变化使重力塞座1、重力塞、胶塞套7、二级胶塞连为一体落入井底，完成二级注水泥作业。

为了保证免钻分级箍试验顺利进行，本发明在工艺上需要注意如下技术措施。

1）免钻分级箍套管串的选型

免钻分级箍在套管串的选型上要比常规分级箍要求严格。要求碰压座以上必须清洁，无落物及其它堵塞物，以防二级胶塞套被卡不能及时到位。碰压座以下单流阀体工作正常，以保证在一级固井碰压后密封良好。所以在套管串结构选择上一般采用以下组合方式比较合理：

浮鞋+1根套管+浮箍+1根短套管+碰压座+套管串+分级箍+套管串。

2）免钻分级箍的选择

应根据套管串最大壁厚套管、扣型、下入深度选择分级箍的型号，确保套管不影响分级箍内套正常下落。该工具内外皆涂有防腐层，本体材料为35GrMo，本身也具有防腐性能，因此该工具连接在洛河底部的套管串上，完全能满足防腐需求。根据套管的材质选择分级箍本体、内套及密封件的材质，以便在施工过程中与所处的压力等级和井筒工况相匹配，避免出现应力集中和密封失效现象。该工具内套内径为121mm,，脱落后满足井下通井工具的通过要求。（长庆井下通径规外径有两种：118 mm和116 mm） 该工具技术指标能够满足长庆区域现场施工要求。

3）免钻分级箍下入深度及地层位置的确定

分级箍安放位置一般应选择在地层较为稳定、井眼规则，岩性状况较好的井段。井斜不宜过大，分级箍处最大井斜不超过30°，井底最大井斜达到50°。以免影响滑套等脱落物的顺利落入井底。因此，分级箍主要安放在井深1500——1800米，较稳定的安定组和直罗组地层。套管串入井时要求分级箍上下五根套管之间必须加装套管扶正器，以便于分级箍的居中。

4）免钻分级箍入井前的检查及下套管注意事项

分级箍入井前要详细检查型号、扣型和外观的良好程度，丈量各部尺寸与标准是否相符，并画草图标注尺寸。分级箍入井时，密封脂应按标准涂抹使用，扭矩应适中，上扣应规范符合上扣质量要求，以防套管扣变形，出现连接或密封失效，确保入井分级箍良好可靠。认真做好套管通径工作，坚决杜绝将变形或碰扁的套管下入井内。下套管时防止井下落物，影响正常碰压。

5）内置液的应用

压塞液利用多元共聚物具有一定的粘度、切力和抗高温稳定的特性，悬浮能力强、对水泥浆具有超缓凝能力，与钻井液、水泥浆有很好的相容性。避免顶替液中的杂质和套管内壁未刮剔干净的水泥颗粒脱落和聚集。因此在一级和二级固井时各使用浓度5%的超缓凝压塞液2方进行压胶塞作业，以防止一、二级顶替过程中出现水泥浆窜至胶塞上部形成混浆或水泥塞。

6）施工中的压力控制

在二级替浆碰压前，应适当减小排量降低井口压力，以求平稳碰压。碰压时，连续加压，其压力值P关闭 = P静压差 + P关闭销钉，继续加压至脱落压力，P脱落=P静压差+P脱落销钉，压力值达到20-25MPa之间，形成施工最大井口压力，其压力值应在注水泥井口工作允许范围之内。如果碰压过程中压力显示不明显，将压力控制在额定压力范围内，继续加压，直到压力显示明显为止。

7）排量控制

施工时对顶替过程中的排量要求：在一级胶塞下行至分级箍以上100m时，应降低排量，实行单车顶替，防止一级胶塞到位过速撞坏分级箍内部结构。在二级固井施工时，当二级胶塞下行至距分级箍位置100-200m时，降低排量至500L/min以下，缓慢求碰，观察明显的碰压动作和关闭塞脱掉时压降变化情况，详细记录关闭塞脱掉时压力下降值，以判断滑套是否工作正常。

8）顶替技术要求

由于分级箍脱落部分与套管之间间隙小，因此对替入分级箍下部的液体（一级固井替入的液体）要求清洁，在条件允许的情况下最好替清水，如果施工压力高，清水不能满足施工压力要求时，则应替入性能比较好的轻质泥浆，浆体清洁无絮状物及杂物，以保证脱落部分顺利下落。一级碰压结束后，应密切观察断流情况，防止水泥浆回流形成水泥塞。打开分级箍后，调整井队柴油机排量，循环出多余水泥浆后继续循环，杜绝循环过程中停泵或放回水，导致杂质堵塞分级箍循环孔，无法进行二级固井。

9）加大扶正器使用数量  强化施工技术措施

为保证免钻分级箍固井质量，一般在井深小于2600米，每口井加扶正器35-40只；井深超过2600米，每口井加45-50只，充分保证套管居中。为及时冲管线、压胶塞，要求每口双级固井时使用2台性能好的40-17型水泥车，注纯水泥时拉开时间，做到施工连续，实现紊流顶替，避免施工中停造成的压力升高、蹩泵及压力激动造成蹩漏地层等不良影响。

Claims (1)

1.一种免钻式分级箍工艺，其特征是：按照固井程序进行一级注水泥作业，第一级固井碰压结束后，投入重力塞；待重力塞到达分级箍重力塞座（1）位置时，通过井口加压，剪断开孔第一销钉组（2），使重力塞座（1）与下滑套（4）同步下行，打开循环孔（5）建立二级循环，然后实施第二级注水泥作业；二级注水泥结束后，压二级胶塞替浆，当二级胶塞行至分级箍胶塞套（7）时，完成碰压；蹩压剪断第二销钉组（8），推动关闭套（6）及胶塞套（7）同步下行，关闭循环孔（5），然后继续加压，剪断重力塞座（1）筒体与下滑套（4）和关闭套（6）之间的第四销钉组（3）和第三销钉组（9）后，控制压力变化使重力塞座（1）、重力塞、胶塞套（7）、二级胶塞连为一体脱落入井底，完成二级注水泥作业；当二级胶塞行至分级箍胶塞套（7）时，所完成的碰压，在碰压时，连续加压，其压力值P关闭 = P静压差 + P关闭销钉，继续加压至脱落压力，P脱落=P静压差+P脱落销钉，压力值达到20-25MPa之间，形成施工最大井口压力，其压力值应在注水泥井口工作允许范围之内；当二级胶塞下行至距分级箍位置100-200m时，降低排量至500L/min以下，缓慢求碰；所述的免钻式分级箍包括外套（10）、重力塞座（1）、上接头（11）、下滑套（4）和关闭套（6）和胶塞套（7），重力塞座（1）下端为座体，上端为筒体，上端筒体连接胶塞套（7）形成一体，重力塞座（1）与外套（10）之间通过下滑套（4）和关闭套（6）相隔开，下滑套（4）在下，关闭套（6）在上；通过第三销钉组（9）和第四销钉组（3）将重力塞座（1）筒体与下滑套（4）和关闭套（6）连接，通过第一销钉组（2）和第二销钉组（8）将下滑套（4）和关闭套（6）与外套（10）相连接，外套（10）顶端口连接上接头（11）；所述第一销钉组（2）和第二销钉组（8）之间，由外套（10）向下滑套（4）壁形成循环孔（5）；所述第一销钉组（2）在第二销钉组（8）的下端，第四销钉组（3）在第三销钉组（9）的下端。

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