AT40-2井口完井期间套管悬挂器偏磨原因分析

作者:樊凌云;钟晓;刘练;谢进;李如强;何长江 刊名:石油工业技术监督 上传者:徐磊

【摘要】AT40-2井在完井期间拆井口过程时发现17.78cm(7″)芯轴式套管悬挂器预留部分存在严重偏磨现象,裂缝长8.5cm,上部边缘最薄处4mm(实测原壁厚10mm)。为了搞清该井井口设备偏磨原因,防止此类问题再次发生,对该井井口设备和防磨套情况进行了研究,并从井口偏心、防磨套、钻杆接头与井口设备尺寸匹配、下钻、钻柱转速等方面对井口设备偏磨影响因素进行了分析。认为芯轴式套管悬挂器预留部分偏磨主要与井口偏心和防磨套结构有关,根据偏磨原理推导出井架偏心与防磨套尺寸及钻具偏磨的测算公式。提出了防止井口设备偏磨的建议,并在工区得到良好的应用推广效果。

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表1井口设备内径参数井口设备防喷器及钻井四通BX158mmBX159mm变径法兰防磨套内径芯轴式悬挂器预留部分内径/mm346.1158144158随着中国石化集团在塔河油田勘探开发力度的加大,深井、大斜度井、水平井部署数量日益增多。近年来,套管磨损问题日益突出,尤其是近井口的磨损。AT40-2井芯轴式套管悬挂器预留部分的严重偏磨引起了注意。AT40-2井是塔河油田的一口滚动勘探井。2014年6月6日定向钻具下钻到底,2014年7月30日起钻完。2014年8月5日该井在完井拆换井口试压期间,检查发现17.78cm(7)芯轴式套管悬挂器预留部分存在严重偏磨,裂缝长8.5cm,边缘最薄处4mm(实测原壁厚10mm),并且有贯穿损伤孔,造成上部BT密封圈无法安装。为搞清井口偏磨原因,对该井井口芯轴式套管悬挂器预留部分偏磨原因进行了失效分析。1井口设备1.1井口装置及钻具参数井口装置自上而下为:万能防喷器、剪切闸板、10.16cm(4)半封闸板、8.89cm(3.5)半封闸板、全封闸板、钻井四通、BX158mmBX159mm可试压变径法兰。防磨套安置于BX158mmBX159mm可试压变径法兰位置。井口设备内径参数如表1所示。表28.89cm(3.5)钻杆接箍参数公扣端母扣端母扣端耐磨带长度/cm外径/mm长度/cm外径/mm长度/cm外径/mm23127341277.7131除稳斜段(进尺37m)井口为10.16cm(4)钻杆外,钻进期间井口钻杆均为8.89cm(3.5)规格。钻杆接箍参数如表2所示。1.2井口设备装置磨损情况图1为BX158mmBX159mm可试压变径法兰原内径158mm,偏磨之后最大内径164mm。预留套管偏磨位置边缘壁厚4mm(图中左上),其余位置壁厚10mm。预留套管偏磨长度12.5cm,其中裂缝长度8.5cm。2井口设备偏磨原因分析2.1井口偏心的影响文献[1-5]通过对KXS203井口设备偏磨原因分析认为,如果井口设备偏心,套管头和防磨套轴线与钻柱轴线不重合,两者就会发生摩擦。钻柱与井口设备摩擦的主要是钻杆,钻杆接头是钻杆中外径最大的部分,实际在钻井过程中与井口设备摩擦的主要是钻杆接头[1]。组下完井管柱期间,从管柱进入防喷器位置情况看,钻柱轴线与井口设备轴线不重合。现场对芯轴式悬挂器预留部分进行观察,发现损伤的位置与钻具及油管偏移的方向一致。BX158mmBX159mm法兰内部偏磨6mm及芯轴式悬挂器预留部分损耗6mm壁厚,结合钻杆接箍127mm测算,偏心距为21.5mm。2.2防磨套规格对偏磨的影响防磨套是用来保护套管头和井口套管的防磨工具。如果防磨套完好,井口设备和井口套管能得到保障。但是防磨套内壁未发生磨损,而芯轴式悬挂器上部分偏磨,防磨套未起到保护芯轴式悬挂器预留位置作用。1)防磨套尺寸与井口及钻具参数匹配。根据防磨套和悬挂器预留部位的尺寸关系(图2),当B-A(A-C)/2时,本体与防磨套、接箍与预留部位同时接触,产生偏磨(由于钢铁的不可压缩性,该模式成立可能性较小)。使用防磨套内径144mm,悬挂器预留部位内径158mm,使用的8.89cm(3.5)钻杆本体外径88.9mm,接箍外径127mm(耐磨带131mm)。根据公式的假设,当钻具偏移中垂线13.5mmE27.55mm时,接箍在预留套管位置接触,容易产生偏磨。当使用接箍为127mm的钻具,偏心距小于13.5mm时,偏磨可能性较小。降低A值,即缩小防磨套内径,起到扶正钻具,避免接箍接触下部套管,可以一定程度上起到防止偏磨的作用;增大B值,即增大套管预留部分尺

参考文献

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