在油田勘探开发过程中,常用井下封堵工具对油、气、水层进行临时或永久性封堵,有时需要挤水泥封堵射孔井段或挤水泥封堵套管外串槽进行二次固井。挤水泥是在足够的压力下将水泥浆注在井中某一段,是水泥浆在地层表面脱水、造壁、硬化并封堵空隙的过程,在钻井、固井、完井和修井作业中都常用到。挤水泥工艺多种多样,但都存在一些问题,如插“旗杆”事故、污染油气层、钻磨困难等。可取式插管挤灰桥塞是一种可回收式封堵工具,即挤灰封堵作业后将桥塞捞出,可根据施工需要进行挤灰作业、临时性或永久性封堵和选择性封堵等,还可以与其它井下工具配合,进行生产井测试、油气层保护、不压井作业等。江苏油田于2004年开始应用可取式插管挤灰桥塞挤水泥封窜工艺技术,现场应用效果十分良好。
1. 结构、工作原理和技术参数
可取式挤灰桥塞由座封及锚定机构、锁定及解封机构、滑套及防粘机构、插管及打捞机构组成。
工作原理是:如同打桥塞一样,用电缆座封工具或油管座封工具将可取式插管挤灰桥塞送至目的位置完成座封及丢手,然后起出座封送进工具;下入插管工具插入可取式挤灰桥塞进行挤灰作业,挤灰后提出插管;待灰浆初凝后,从地面向管柱内投球,用泵车向管柱内打压,球座下移,打捞筒随之下移并被卡簧锁定,接着下放管柱,打捞筒内的打捞滑块抓住解封套的外螺纹,并缓慢上提管柱,解除桥塞自锁,胶筒收缩,卡瓦锥体上行并带动卡瓦退回卡瓦外筒中,桥塞解封,起出井筒。
技术参数:工作压差为50~70MPa,工作温度为120~175℃,解封负荷为40~80kN,适用范围为51/2~7"套管。
2. 应用实例
江苏油田于2004年2月开始应用可取式插管挤灰桥塞,先后在沙19-38井、许5井等井应用5口井5层次,以下许5井为例介绍具体施工过程。
2.1 油井状况
油层套管尺为φ139.70mm,深度为2637.3m;油管尺寸φ73.0 mm;水泥返高1151.1m;井段1435.6~2572m,厚度为52.7999m;人工井底深2619.60m;最大井斜14.75°×2150m。
生产全水,已停井,根据UCT测井,发现2550~2596m二界面窜,需要进行补层挤灰封窜槽。
2.2 施工过程
(1)用φ118mm标准通井规通井。
(2)下入套管刮削器刮削,在桥塞座封位置反复刮削多次。
(3)用102弹射开27号层,井段2578.0~2580.0m,射厚2.0m,孔密16孔/m。
(4)下入打桥塞管柱:(自下而上)HDQSC-113-70型桥塞(下深2575m)、座封工具、油管扶正器、φ73mm平式油管1根、3m校深短节、φ73mm平式油管至井口。
(5)伽马校深后水泥车打压座封桥塞,上提管柱3m观察悬重变化,如悬重正常则下放管柱,加压2~3t,核实桥塞座封位置正常后起出打桥塞管柱。
(6)下入插管挤灰管柱:(自下而上)挤灰插管(下深2574m)、油管扶正器、
φ73mm平式油管,下至桥塞顶部,用清水洗井一周以上。
(7)慢慢下放管柱使插管插入桥塞,加压2~3t,坐好油管挂,打开套管闸门,从油管试挤清水3m3,分别按5MPa、10MPa、15MPa 求视吸水指数,并观察套管有无返出液。
(8)若套管有返出液或吸水很好则不起出插管,直接挤灰,继续洗井清洗管外通道,配制密度1.85g/cm3的灰桨
0.8m3,正替入油管,正替清水6.9m3后关套管闸门再正挤清水0.7m3,关井5~10min使水泥浆充分扩散后再打开套管闸门,油管不放压上提管柱至原悬重后再上提管柱1m,水泥车正洗井洗出多余灰桨,必须保证桥面冲洗干净。
(9)继续上提管柱至2400m,井筒灌满清水,关井候凝8h,实探桥塞面合格后起出插管管柱。
(10)若套管无返出液或吸水较差则上提插管出桥面,完成替灰管柱(下深2574m),配制密度1.85 g/cm3的灰桨
0.5m3(水泥采用超细水泥)正替入油管,正替清水6.7m3后立即下入插管使插管插入桥塞,加压2~3t,坐好油管挂,再正挤清水1.0m3,油管不放压上提管柱至原悬重后再上提管柱1m,水泥车反洗井洗出多余灰桨,必须保证冲洗干净。
(11)起出插管管柱。
(12)下打捞插管桥塞管柱,捞出桥塞。管柱结构:桥塞打捞器、扶正器、安全接头、φ73mm平式油管。
2.3 工艺特点
(1)座封方式灵活,可根据井况选择电缆、油管液压等座封工具。
(2)座封控制准确。该桥塞座封力由心轴上的“弱点”控制,确保桥塞安全座封,同时,送进工具在任何复杂情况下均能安全起出井筒。
(3)防卡性能稳定。卡瓦部分采用内置式卡瓦结构,桥塞在井筒中起下时不易遇阻、遇卡,可以在任意斜度的井中安全使用。桥塞的下部设置独特的防粘结结构,水泥凝固后仍可取出。
(4)锚定机构独特。该桥塞利用卡瓦、卡瓦锥体、卡瓦外筒的巧妙结合,使单组卡瓦具有良好的双向承压能力,可适用于各种级别的套管。
(5)解封机构可靠。桥塞解封既可用多功能挤灰插管,也可以用专门的解封工具进行。桥塞解封按锁定机构、卡瓦机构、密封机构的顺序逐级进行,不管桥塞上下压力是否平衡,所需解封力均很小。
(6)钻磨灰塞容易。该桥塞在挤灰作业后,可将桥塞捞出,因而钻磨灰塞容易。
(7)实用范围广泛。该桥塞只需更换密封心轴,即可方便地改装成常规桥塞(心轴封闭)和挂壁式桥塞(心轴贯通),可用于多种作业。
(8)该桥塞捞出后,经简单保养可重复使用。
3. 结论
可取式插管挤灰桥塞封窜工艺技术的应用,能够有效解决原有封窜工艺中存在的容易引起大修事故和无法保护油层的问题。现场应用结果表明,该工艺技术施工简单,安全性可靠,施工成功率高,具有很好的推广前景。□