张立
(胜利油田渤海固井工程技术有限责任公司 山东省东营市 257000)
摘要：固井的成败对油井后期生产产生较大影响，本文阐述了针对不规则的“糖葫芦”井眼，研制了能使套管串顺利下入的多功能套管鞋，在顺利引导套管串下入后，提高注水泥的环空顶替效率，在碰压时实现硬关井并保证环空水泥不倒反。通过现场试验数据表明，此种多功能套管鞋的应用，后期固井质量得到很大的提高。
关键词：多功能套管鞋；不规则井段；糖葫芦井眼
固井是每开次钻井工程的最后一次作业，是衔接钻井和采油的关键工程，是一口井的关键性工程。固井的成败，不仅关系到一口井的前期钻井工程的成败，而且固井质量的好坏也会对油井的后期生产产生较大影响。由于每口井的复杂情况有区别，即使是井深结构相同的邻井，井下情况也有差别。尤其是遇到井径不规则的“糖葫芦”井眼，会给固井工作带来很大困难。
1常规套管鞋的现状
常规套管鞋就是浮鞋，主要起引导套管串顺利下入至预定位置和反向承受环空液柱压力防止水泥浆倒返的作用。常规套管鞋主要由引导头、浮箍短节两部分组成。引导头部分一般加工成表面圆滑的半球圆弧状，用于降低与井壁之间的接触摩擦力，但是对于一些水平井来说，由于套管串严重贴向井壁下端导致浮鞋与井壁之间接触摩擦力成倍增加，因此常规浮鞋的引导功能失效。常规套管鞋的浮箍短节分为浮球式或者弹簧式两种结构，无论是浮球式还是弹簧式均存在诸多缺陷，如：结构复杂、小组件繁多、密封形成面完全暴露在流体之中会损坏单流阀的密封接触面、浮球和弹簧在流体的冲蚀下极易变形并失去弹性。
2多功能套管鞋的结构
多功能套管鞋主要由下套管模块、注水泥模块、关井模块三大模块组成（图1）。这种特殊设计，能够在套管串遇阻时引导套管串通过障碍物下入至预定位置，能够在注水泥时产生振动波提高环空顶替效率，能够在碰压时实现硬关井保证环空水泥不倒返。
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图1
主要的特点：
（1）下套管模块中特殊设计的偏心引导头不同于常规套管引鞋的旋转头，其引导头遇阻时受力的不均衡性可实现360°自由旋转，进而在阻力的反作用下发生旋转作用，以最适宜的角度越过障碍物。该偏心引导头的特殊复合材料设计，能够有效地保证其强度和韧度，同
时降低其与固定套之间的旋转阻力，确保其顺利穿越障碍物。
（2）注水泥模块的水利涡轮组合在循环流体的带动下做一定周期的旋转运动，一方面给管内液体增加一定的动能，并形成旋流效应。另一方面随着旋转叶片的运动产生周期性压力波形成轴向振动，提高顶替效率，避免微间隙的产生。当管柱下入过程中遇到卡阻或者缩径
处时开泵循环，强制有效破除井眼障碍。
（3）普通的弹簧式浮箍浮鞋常常因其密封不严造成水平段水泥塞过长及水平段封固质量差，对水平井固井质量造成较大的不良影响。若使用此工具，碰压之后套管鞋内部的滑套随之下行就可以彻底关闭井底，防止水泥倒返。
3现场应用
某井，设计井深3150 m，钻进至2 682.40m（馆陶组）时，上提钻具遇卡。钻至井深2133 m（馆陶组）遇阻，馆陶底易坍塌，容易形成不规则井眼。提钻具大钩负荷由1 100 kN 上升到2 584.42 kN，下放至467.53 kN， 活动钻具无效发生卡钻（卡点：2 114.26 m）。井身结构图如图2。
按照固井作业要求下套管，管串进入裸眼造斜段灌浆时，在灌浆间隙要不停地活动套管，上下活动套管距离≥ 2 cm，发现井下有遇阻迹象时要停止灌浆，并采用大距离活动套管或接方钻杆循环等措施，等正常后再继续灌浆和下套管。应用此多功能套管鞋工具，在下套管遇阻阶段，主动破除井底障碍，最大限度地降低摩阻并引导套管串顺畅下入；在注水泥阶段，该工具能够产生双向振动波，有效提高环空顶替效率；在注完水泥后，该工具能够彻底关闭管内通道，实现硬关井，防止水泥倒返。套管下至设计位置时，按照固井设计安装水泥头等，小排量顶通后，正常排量循环洗井。固井胶塞到底后碰压，记录井口压力表压力，继续小排量打压3~5 MPa，确保防倒流止回阀正常关闭，井口无回水关井成功。
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4结语
通过在特殊井眼水平井的几次应用，使用多功能套管鞋的话，在管柱下入至造斜段和水平段时，偏心旋转头会随着其所受阻力的合力方向持续旋转并引导管柱穿越高阻力区继续深入井底；而一旦管柱在下入过程中遇阻的话，可以通过循环流体带动水力涡轮组旋转提供动力，驱动划眼套破除障碍点，使管柱继续深入。多功能套管鞋能有效地减少磨阻，引导套管串顺利下入，提高了注水泥顶替效率和固井关井成功率。
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论文作者:张立
论文发表刊物:《论证与研究》2020年1期
论文发表时间:2020/5/6