以上两种试验表明在苛刻的条件下,开发的材料具有良好的抗H2S腐蚀能力,完全满足目前国内含H2S腐蚀条件下的完井应用。
为保证工具的防腐性能,工具的可能与腐蚀介质接触的部分均采用防腐材料,使工具的保持整体有效性。
防CO2型尾管悬挂器在四川、塔河、南海等油田应用较多。其中,中海油南海涠北项目开发全部使用了13Cr悬挂器。防腐型悬挂器使用最高记录为普光1井,Φ177.8尾管下深5700m,悬挂尾管长2356m,悬挂重量122.7t。
在四川、西北地区的近30口开发井和探井推广应用抗H2S腐蚀悬挂器;在南海北部湾W11-1区块也使用了这种防H2S型悬挂器,使用效果良好。
6.尾管悬挂-分级注水泥器-封隔器完井系统
在水平井中采用下尾管+筛管完井可较好地发挥地层的产能,但大多数情况下需要在筛管顶部注水泥。为了防止水泥浆下沉,保证环空封隔效果,往往需要在筛管顶部加管外封隔器和液压式分级注水泥器。在这种完井方式中,目前较常见的管串结构是:送入钻杆+尾管悬挂器+尾管串+碰压座+浮箍+液压分级注水泥器+管外封隔器+盲管(盲板)+筛管串+引鞋。其作业程序是:管串下到预定位置后,灌满泥浆,开泵憋压,坐挂,继续憋压涨开封隔器,再憋压打开分级箍,然后倒扣,注水泥,替浆。
这种管串结构存在的主要弊端是:①分级注水泥器不能关闭;②必须钻掉浮箍内套;③下入过程中分级箍易提前打开。
我们与兄弟单位合研制了一种新的完井系统(XG-F系统)解决了以上问题,它的结构为:送入钻具+尾管悬挂器+尾管串+液压分级箍+管外封隔器+盲板+筛管串+引鞋(见图6)。
图6 XG-F完井系统
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这种结构的显著特点是,可将尾管悬挂器与分级注水泥器作为一个整体来设计,其中的套管胶塞设计为具有双重功能:既可与钻杆胶塞复合并刮拭套管,又可坐于双级箍内套上并关闭循环孔,通过内部的自锁机构防回压。
使用时,将套管胶塞连在中心管上,当钻杆胶塞被顶替至套管胶塞时,二者复合,憋压剪断套管胶塞剪钉,一起下行至分级箍位置时,憋压销钉剪断,关闭套下行,永久关闭循环孔。
XG-F系统所设计的剪钉压力级别一般为:坐挂6~7MPa;坐封封隔器12~13MPa;打开分级箍17~18MPa;关闭分级箍6~7MPa;分级箍密封压力25MPa。
胜利、塔河、江汉、中原等油田使用这种完井系统,效果很好。目前这种系统应用最深的水平井为TK908DH井,尾管下深5234m,尾管长1107m,整个作业包括坐挂、胀封封隔器、打开分级注水泥器、关闭分级注水泥器均十分顺利。
7、分体-复合胶塞系统
一般情况下,由于受上层Φ139.7、177.8mm尾管内径的限制,Ф127mm尾管固井的送入钻具采用上部Ф127mm、下部Ф88.9mm组合钻具。由于深井、超深井钻具长且内部变径多,同时钻杆胶塞的皮碗数量有限,因此使用一般的复合胶塞施工风险较大。鉴于此以往主要采用平衡压力固井法,即不用浮箍、浮鞋以防止水泥浆替空。由于套管内全部是水泥,而且内径小钻压不够,致使后期扫水泥塞时间很长,而且扫塞产生的冲击也降低了水泥环的胶结质量。
为了解决上述问题,我们研制了分体-复合胶塞系统。主要由分体钻杆胶塞、尾管胶塞和球座组成。分体钻杆胶塞由复合钻杆胶塞和变径接头组成,而复合钻杆胶塞由小胶塞和硫化胶塞组合并用剪钉连接而成(见图7)。下钻时,将变径接头连接在两种不同规格的钻具处(见图8)。在替浆过程中,硫化胶塞刮上部Ф127mm钻具内壁,当复合胶塞被泵送至变径接头处,硫化胶塞与之形成有效密封,加压后剪钉剪断,小胶塞脱开继续下行刮下部Ф88.9mm钻具内壁,在悬挂器处与尾管胶塞复合,继续加压剪断尾管胶塞剪钉,一起下行,最终到达球座后碰压,从而保证了良好的替浆效果。
为减少钻附件的时间,我们将钻杆胶塞、尾管胶塞和球座设计成防转式结构,从而会大大减少钻除附件的时间,使结构更趋于合理,功能更完善。
图8 变径接头
图7 分体胶塞
目前分体钻杆胶塞在塔河油田的T750、S97、S111、S116等四口井入井试验。试验显示:替浆过程中显示胶塞分离时替量准确,后期碰压明显,与实际计量误差极小,表明试验
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是成功的,达到了预期的设计要求。
分体钻杆胶塞的使用,减少了水泥塞的高度,不但减少了钻水泥塞时间,也为以后施工创造了良好的井身条件。
8、建议
特殊尾管悬挂器的研制尽管取得长足进步,但与国外先进水平相比,尚有不小差距。笔者认为,今后几年,国内应着重开发以下产品:
1)液压丢手式尾管悬挂器。这种悬挂器下入过程中既可循环,又可正常转动,特别适合在水平井、大位移井中应用。
2)可旋转式尾管悬挂器。这种悬挂器坐挂后可旋转尾管,十分有利于提高环空水泥胶结质量。
3)钩式尾管悬挂器。主要用于分支井。
4)多功能尾管悬挂器。这种悬挂器集液压丢手、可旋转、可坐封隔器以及多塞系统于一体。功能多,可靠性强,且对改善固井质量十分有利。
参考文献(略)
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