YueM701-H6井9-5∕8″套管破损故障工程实践与分析
时间：2023-02-25 12:40:06 来源：千叶帆 本文已影响人
刘皓枫, 胡 超, 张代忠, 祝学飞
(川庆钻探新疆分公司, 新疆库尔勒 841000)
由于地质、工程两方面兼具的复杂性, 目前对超过7000m以上的超深井以现有的工程技术手段, 部分超深井钻井复杂井筒的套管破损故障问题尚未取得有效的认识, 分析手段和处理能力也明显不足。如何有效识别超深井井筒套管破损变形程度及原因、快速准确地为后续作业给出合理的推荐方案成为了目前部分超深井钻井的一道难题[1]。为此, 本文针对YueM701-H6井三开7″尾管悬挂固井作业后, 在钻上塞过程中上部9 5/8″套管破损故障, 进行了超深井套管破损故障实践与分析, 并对后续处理摸索出方法。
（1）井基本情况：井深7370.5m, 层位：奥陶系一间房组, 井身结构：∅444.5mm井眼(17-1/2″)×1203m/∅339.7mm套管(13-3/8″)×1203m+∅311.2mm井眼(12-1/4″)×5242m/∅244.5mm+273.05mm套管(9-5/8″)×5242m+∅215.9mm井眼(8-1/2″)×7370.5m/∅177.8mm套管(7″)×[4935m（理论喇叭口位置）～7370.5m]。二叠系底界5140m, 三叠系底界4520m。
（2）二开钻进时井漏情况简述：钻进过程中发生井漏三次, 层位二叠系, 密度1.25g/cm3, 均出口失返；
采用注入浓度15%堵漏浆20m3堵漏成功（堵漏浆配方：5%SQD-98中粗+5%SQD-98细+5%核桃壳细）。
（3）二开中完电测井径情况：井深4800～5242m平均井径13.05″, 4853m井径12.98″, 4854m井径13.05″, 4855m井径13.03″, 4856mm井径13.16″, 4857mm井径13.19″。
（4）二开下套管、坐卡瓦情况：①下套管情况：二开下套管至井深2473m、井深3070m、井深3550m、井深3997m, 发生井漏, 采取循环候堵方式处理, 排量由5↗18L/s,泵压1.5↗3.1↘2.6MPa, 漏速10↘0m3/h, 液面正常；
下套管至井深4510m出口失返, 注入密度1.25g/cm3钻井液20m3出口未返, 抢下套管完, 出口未返；
套管下完悬重346t, 探底下放悬重到306t, 再上提至悬重350t, 下放到340t坐吊卡；
②坐卡瓦情况：上提悬重至350t, 开始下放套管, 下放至悬重331t开始坐卡, 331t↓317t↓291t↓196t↓147t（此时指重表上吨位147t, 坐吊卡）。
（5）二开固井情况：采取正注反挤固井施工工艺；
正注固井情况：正注固井,碰压5↗9MPa,泄压检查无回流；
反挤固井情况：反挤固井, 反挤水泥浆179m3, 密度1.87～1.90g/cm3,平均密度1.88g/cm3。
（6）二开钻塞情况：钻塞钻具组合：8-1/2″HJT517G牙轮钻头+6-1/4″钻铤+4″加重钻杆+4″钻杆+5″非标钻杆；
下钻至井深5005m探得塞面, 钻塞过程中无漏失及其他异常。
（7）二开测声幅固井质量情况, 如表1所示。
表1 二开∅244.48mm固井质量表
（8）三开下套管情况：三开下套管期间未遇阻及发生漏失, 井深6820m至井底摩阻20～35t, 每根加入弹性扶正器。共下入7″×10.36mm×HS110×BC套管216根, 浮鞋下深7370.5m, 1#浮箍下深7358.405m, 2#浮箍下深7335.841m。基重38t, 最后套管下完悬重126t, 送入管柱下完悬重328t, 探底下放悬重到289t, 再上提至悬重350t, 坐吊卡。
（9）三开固井、关井憋压候凝情况：下送入管柱完, 顶通循环, 顶通排量1.8L/s, 泵压13MPa；
逐步提排量至14L/s循环, 泵压17.5MPa, 液面正常；
固井施工期间, 液面正常, 固井时碰压20↑23MPa, 泄压无回流, 短起20柱循环排混浆16m3（液面正常）, 再次短起5柱关井憋压候凝；
关井憋压候凝, 泵入钻井液0.8m3, 套压0↑3.6MPa, 4h后套压3.6↓0MPa, 5h后套压0↑0.7MPa, 10h后套压0.7↓0MPa。
钻塞钻具组合：8-1/2″HJ517G牙轮钻头+6-1/4″钻铤+4″加重钻杆+4″钻杆+5″非标钻杆。
钻井液体系：钾聚磺；
密度：1.26g/cm3（设计范围1.14～1.26）；
粘度45（40～60）；
六速：44/26/18/13/2/1；
塑粘18（≤25）；
动切力4（3～15)；
初切：1（1～4）终切：4.5（3～10）；
中压失水：4.8(失水≤5mL, 泥饼厚度0.5mm）；
pH：11（8～9）；
高温高压失水/泥饼/温度：11.8/2/140℃（失水≤12, 泥饼≤2）,固相含量：14（≤19）；
含油：2%；
含砂：0.2；
坂含:30（30～45）；
摩擦系数：0.06（≤0.1)；
氯离子：40240（检测）, 钙离子：510。
下钻探上塞至井深4443m遇阻5t, 探得上塞面。钻上塞到4855m发生井漏（理论喇叭口井深4935m, 三开中完井深7370.5m, 二开中完井深5242m）。钻水泥塞钻时约3～4min/m, 发生井漏时, 钻压5t, 转速40r/min, 扭矩3kN·m无变化, 排量33L/s, 泵压19.6↓19.3MPa, 出口流量38.3↓37.5%, 发现井漏0.4m3, 停止钻进、循环、排查原因, 漏失7.1m3, 停泵。停泵后, 环空灌浆3m3出口见返。停灌浆泵, 从井口观察液面缓慢下降。
3.1 处理井漏、试钻上余塞
经静止候堵、泵入堵漏浆（堵漏浆配方：井浆+5%SQD-98中粗+5%SQD-98细+5%细核桃壳）, 关井憋压候堵（挤入5m3堵漏浆, 套压10MPa）；
开井后循环, 液面正常；
其后试钻上余塞, 下放钻具, 转速50r/min, 空转扭矩3kN·m, 接触起钻压1～2t, 转速50r/min, 扭矩3kN·m无变化, 出现跳钻现象；
起钻完, 检查牙轮钻头, 2号轮外排齿齿间见明显磕碰磨损痕迹, 1号和3号轮外排齿齿间未见明显磕碰磨损痕迹（如图1所示）, 初步判断该处套管可能存在破裂变形或者断裂。
图1 起出8-1/2″HJ517G牙轮钻头
3.2 试钻上余塞
钻具组合：6-3/4″HJ517G牙轮钻头+6-1/4″钻铤1根+∅209mm扶正器+6-1/4″钻铤2根+4″加重钻杆+4″钻杆+5″非标钻杆。
试钻塞至井深4856.26m, 下放至井深4856.13m起钻压1t, 上提钻具启动顶驱分别采取转速10r/min、30r/min、45r/min, 钻压1～2t试钻, 扭矩3～4kN·m波动小, 存在跳钻现象；
上提钻具后静放0.5～3t, 启动顶驱10r/min, 扭矩3～7kN·m, 间断跳钻；
采取转速30r/min及45r/min, 钻压4t, 试钻塞至井深4856.26m, 扭矩3～4kN·m, 跳钻现象明显；
起出6-3/4″牙轮钻头1号、3号、2号牙轮外排齿齿间见明显磕碰磨损痕迹, 三个牙掌部位见明显划痕, 三个喷嘴部位见明显磕碰磨损痕迹（如图2所示）。
图2 起出6-3/4″HJ517G牙轮钻头
3.3 铅印
钻具组合：∅208mm铅印+6-1/4″钻铤3根+4″加重钻杆+4″钻杆+5″非标钻杆。
停泵下放至井深4856.12m, 静压2t；
起出铅印一边缘偏陷, 另一侧缘有六道刀切条痕；
根据起出铅印痕迹, 判断套管出现了破裂变形, 且内径缩小（如图3所示）。
图3 起出∅208mm铅印
3.4 磨铣修窗
钻具组合：∅216mm铣锥+6-1/4″钻铤+4″加重钻杆+4″钻杆+5″非标钻杆。
静放至井深4856.6m起钻压1t, 上提启动顶驱, 空转扭矩3kN·m；
磨铣时钻压1t, 转速30r/min, 扭矩3～5kN·m；
磨铣过程中发生井漏, 采取循环候堵方式堵漏成功, 液面正常。磨铣至井深4857.70m, 逐步无进尺（磨铣井段4856.60～4857.70m；
钻压1～2t, 转速30～50r/min, 扭矩2～8kN·m；
返出少量丝状及片状铁屑；
液面正常）；
起出铣锥柱体焊齿磨平, 锥体底部焊齿磨平（如图4所示）；
分析套管出现了破裂变形, 且向中间变形；
铣锥端部堆焊合金齿少, 耐磨性不够, 端面磨钝后, 造成磨铣至最后, 无进尺。
图4 起出∅216mm铣锥
3.5 试钻上余塞
钻具组合：6″N537PS牙轮钻头+4-3/4″钻铤+∅209mm扶正器+6-1/4″钻铤+4″加重钻杆+4″钻杆+5″非标钻杆。
钻塞至井深4857.75m, 井深4857.3m到底后钻压1～2t, 转速30r/min, 存在间断跳钻现象；
钻塞井段4857.67～4857.75m, 钻压2～4t, 转速40～50r/min, 扭矩2～5kN·m, 跳钻现象严重, 钻压不回；
起出6″牙轮钻头, 1#牙轮外排齿崩齿7颗、内排齿崩齿8颗；
1#、2#、3#牙轮本体见明显磕碰痕迹；
1#、2#、3#牙掌见明显磨损痕迹；
水眼处见明显磕碰痕迹（如图5所示）。分析下部套管变形严重, 小牙轮钻头不具备穿越变形套管的作业能力。
图5 起出6″N537PS牙轮钻头
3.6 巴拉斯钻头磨铣修窗、试钻上余塞
钻具组合：6″巴拉斯钻头+4-3/4″钻铤+∅209mm扶正器+6-1/4″钻铤+4″加重钻杆+4″钻杆+5″非标钻杆。
静放下探至井深4857.17m起钻压1t, 启动顶驱40r/min下探至井深4857.49m起钻压1t；
钻塞至井深4858.51m, 钻压3↓0t, 扭矩3↑5↓3kN·m, 停止钻塞, 上提划眼, 两次正划眼至井深4857.60m, 扭矩3↑15kN·m憋停顶驱, 释放扭矩上提正常, 停顶驱能静放到底；
空转泵压13MPa, 恢复钻塞, 钻压1t, 转速4r/min, 扭矩2～3kN·m, 排量24L/s, 泵压14MPa；
逐步加钻压至1.5～2t, 出现憋泵现象, 排量24L/s, 泵压14↑19MPa, 控制钻压1t钻塞, 泵压13MPa, 返出为水泥块, 钻头顺利进入下部套管内。
经过上述施工处理, 可以初步确定下步施工工序及方法：
（1）接铣锥, 通划磨铣修窗；
（2）下8-1/2″牙轮常规钻具组合钻塞至喇叭口；
（3）铣喇叭口、回接筒；
（4）短回接7″尾管, 确保漏点封固到位；
（5）如（1）～（4）步施工困难则采取套管开窗侧钻。
（1）上部9-5/8″套管漏失的原因复杂多样, 建井过程中合理的井身结构、钻完井质量的有效保护是避免套管破损故障造成漏失的必要手段[2]。
（2）井漏井段固井施工采取正注反挤工艺时, 应在正注后候凝一定时间待下部水泥浆起强度后再进行套管坐卡施工。
（3）套管质量问题导致其不足以承受地应力及自身重力的影响。因此, 地应力复杂的区块, 需严格重视套管质量。
（4）对于因多次堵漏后, 有机堵漏材料在井内高温高压下产生酸性物质, 导致钻井液存在腐蚀套管情况, 可采用套管加厚方式增加其耐受较长时间的腐蚀[3]。
（5）通过工程手段诊断出套管破损故障, 下步施工工序增加及施工困难的, 建议直接进行套管开窗侧钻。
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