2水力深穿透垂直钻进系统钻水泥塞泄压孔技术分析
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7 ~0 ~. [+ D: R- s2.1问题的提出
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, f8 Z7 f( b* {0 v) G3 U在辽河、大庆等气田开发的早期,对于完成固井与射孔作业、试气后产量不高的气井(多为探井),采取先在射开层段以上打悬空水泥塞、再打井口水泥塞的特殊完井方式封井。悬空水泥塞一般以木塞承底,位置距射孔层段上界几米到十几米;井口水泥塞一般用毛毡承底,采用将水泥浆在地面混合好后倒入井筒内的方式制成,厚度在6~8米,上界距套管头的深度一般为1米多或几米。
2 B* V! A( h9 T( E. O随着开发的深入和对地层认识的提高,出于地层改造、开发新层等原因需要钻开封井的水泥塞重新进入这些井作业。在实际作业过程中,作业者发现由于封井时间长,有些井的井口水泥塞下已被高压气体充满,悬空水泥塞下封有高压气体的情况则更为普遍。直接用螺杆钻等常规钻水泥塞的方式钻开时,极易发生井喷,特别是井口水泥塞,由于入井浅、无法靠入井液压井,井喷失控的风险极大。长庆靖边气田曾发生过钻井口水泥塞时井喷失控的情况,超过20MPa的高压气流瞬间喷出,将钻柱钻具喷出十多米高后摔成数截,好在由于井口正好无人、放喷时间短,未造chengren身伤亡事故和进一步的损失。 1 C% X$ k9 R4 [9 A4 S
为此,提出钻除此类气井井口水泥塞或环空水泥塞的一种新方法:先采用高压水射流钻进技术钻出小直径的泄压孔,通过泄压孔控制放喷,使封闭的高压气体泄压后,再用常规方式钻除水泥塞。基于水力深穿透射孔技术改造形成的垂直钻进系统能较好地满足水泥塞泄压孔钻进的要求。
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2.2水力深穿透垂直钻进系统的工作原理 # x% ?1 m0 a. A5 ]
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2 [- r& r4 R8 h3 a1 v与水力深穿透射孔作业相比,钻水泥塞不需对套管冲孔,喷管和喷嘴可直接垂直向下送进而不必转向为径向送进。因此,去掉冲孔控制阀和冲孔机构、将喷嘴直接用一段直喷管与送进机构的空心活塞杆相连,将原有水力深穿透射孔系统简化后即可形成水力深穿透垂直钻进系统。 2 z# y L/ I* ^0 I
水力深穿透垂直钻进系统钻水泥塞的孔深大于2m,孔径为φ20以上。作业时,先用常规方法钻除部分水泥塞,使水泥塞的剩余高度不超过2m。用油管将井下工具下至当前塞面,用锚定器等方式固定管柱,井口装封井器,防止井喷时将管柱顶出并确保井口处于受控状态。
$ e' e4 |. ^8 [" a" ]# O: y4 B* y; _通过在地面调节泵压控制井下工具动作,由喷射控制阀控制喷射送进系统垂直送进喷管和喷嘴,由喷嘴喷出的高速射流对水泥塞钻进成孔,边送进边喷射,直至钻透水泥塞形成泄压孔。泄压过程中,可将泵压调至高出井口压力10~20MPa,在保持工具系统内循环、防止喷出气流对系统产生不利影响的同时,保证泄压孔的通畅。待水泥塞下封闭的高压气体泄压后,回收工具,进行下一步作业。 # g0 W c J3 M5 S& J
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+ W' s1 y$ W5 N2 \2.3垂直钻进系统钻水泥塞泄压孔安全性分析
1 { n* k9 d3 D1 z' S! A" q在水力深穿透垂直钻进系统钻水泥塞泄压孔的过程中,不需利用作业管柱送钻或施加钻压,可利用锚定器等机械措施固定油管柱有效防止井喷时的顶出;可关闭封井器封住井口,从溢流管线控制溢流或放喷,确保井口处于受控状态;工具系统内的防逆阀可限制井内高压经喷嘴反向流动,可消除泵压控制异常时高压气流经油管喷出的可能。因此,垂直钻进系统钻泄压孔过程的安全性是有保障的。 0 B& T2 S; ]2 C' Q7 b* E U! d$ r
解决安全问题的关键,在于消除用常规措施钻除部分水泥塞这一配套作业过程的安全隐患。需要确认钻塞作业能有效控制水泥塞剩余高度,并保证剩余高度不超过2m时剩余水泥塞能可靠封住塞下的高压气体。
# X7 d! Z6 B: b z+ n8 y因此,为确保用水力深穿透垂直钻进系统钻水泥塞泄压孔能起到保障作业安全的作用,除了按要求进行系统准备与作业控制外,还必须准确掌握水泥塞的资料与数据,确保配套作业过程安全有效。为杜绝严重事故的发生,利用常规方法钻上部部分水泥塞时,应准备防止工具上顶的预防措施和井口控制放喷手段,保证剩余水泥塞不能封住高压时不至井喷失控。 |