1漂浮下套管技術(shù)1.1技術(shù)簡(jiǎn)介漂浮下套管技術(shù)是利用漂浮接箍在整個(gè)套管串中起到臨時(shí)屏障作用。漂浮接箍安裝在套管管柱的某部位，漂浮接箍下部為空氣段，而漂浮接箍之上是充滿鉆井液的套管、下部套管段較輕，從而減少了套管與井壁之間的正壓力，降低管串在斜井段、大斜度或水平井段下行摩阻，有助于套管安全下入，降低下套管作業(yè)風(fēng)險(xiǎn):并且由于漂浮接箍以上部分的套管柱內(nèi)充滿了鉆井液，鉆井液柱的重量直接作用于套管柱，有助于實(shí)現(xiàn)井眼內(nèi)的套管順利下入;同時(shí)，通過(guò)減小管串下行摩阻，便于在管串上安裝更多的扶正器，以保證套管的居中度，進(jìn)而提高固井質(zhì)量。漂浮下套管技術(shù)尤其適用于埋藏淺、水平段長(zhǎng)的水平井或大斜度等。1.2套管漂浮組件漂浮下套管工具主要包括:漂浮接箍、浮箍、浮鞋、指示膠塞、固井膠塞等(圖1)。浮鞋和浮箍安裝在套管串的最下端，中間間隔2~3根套管，套管中充滿鉆井液。漂浮接箍安裝在套管串中部，其安放位置通常應(yīng)用Landmark軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，套管的漂浮長(zhǎng)度就是浮箍與漂浮接箍之間套管長(zhǎng)度，通過(guò)漂浮接箍可以將空氣或較輕的鉆井液密封在下部的套管柱之中，從而可以使套管受到外部鉆井液的浮力作用，使下套管過(guò)程中的摩阻降低;固井前，通過(guò)井口打壓，漂浮接箍在壓力作用下打開(kāi)，使套管漂浮接箍?jī)?nèi)外導(dǎo)通，形成通路，從而進(jìn)行固井施工"。漂浮段填充介質(zhì)將根據(jù)計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)需要來(lái)選擇。2漂浮套管技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用2.1應(yīng)用效果針對(duì)淺層頁(yè)巖氣套管下入困難的問(wèn)題，進(jìn)行了13口井的現(xiàn)場(chǎng)施工(表1)。部分井在鉆進(jìn)過(guò)程中托壓嚴(yán)重，通井時(shí)多次遇阻，由此可以預(yù)見(jiàn)這些井采用常規(guī)下套管施工較為困難，需要技術(shù)上的輔助措施。這13口井均采用漂浮下套管技術(shù)配合施工，其中表1中序號(hào)為1~10、12的井為常規(guī)破裂式(玻璃板)漂浮接箍，序號(hào)11、13的井為優(yōu)化改進(jìn)全通徑漂浮接箍。由表1、2中可以看出，下套管作業(yè)時(shí)間較常規(guī)下套管方法有明顯的縮短，平均21.95h(表1)。以陽(yáng)102H5-5井為例，該井為陽(yáng)102H5平臺(tái)中井眼軌跡最為復(fù)雜的一口井，其采用漂浮下套管技術(shù)，下套管時(shí)間為21.0h(表2)。同平臺(tái)的陽(yáng)102H5-1井及陽(yáng)102H5-3井的井眼軌跡較為平緩，這兩口井采用常規(guī)方式下套管，下套管作業(yè)時(shí)間分別為27.0h和56.5h，下套管時(shí)效明顯慢于陽(yáng)102H5-5井。此外，通過(guò)漂浮下套管技術(shù)施工過(guò)程中的總結(jié)與分析，認(rèn)為影響淺層頁(yè)巖氣下套管困難的因素不僅是水垂比較大，還有其他因素，如勺形井、上傾井，“狗腿度”大和“大肚子”井眼等，增加了套管下入過(guò)程中的摩阻與側(cè)向力[8]。以陽(yáng)102H15-1井為例(圖2)，該井全井最大井斜107.63°，在井深1553.8m處，最大全角變化率9.18°/30m，末端垂深915.81m，最大垂深為1065.96m，上翹150.15m。計(jì)算表明:不同摩阻系數(shù)條件下，0139.7mm套管下到井底(2375m)，下放載荷分別為一338.80kN(管內(nèi)/管外摩阻系數(shù)為0.30/0.45)、一383.01kN(管內(nèi)/管外摩阻系數(shù)為0.30/0.50)和一386.79kN(管內(nèi)/管外摩阻系數(shù)為0.30/0.55)。常規(guī)套管下入無(wú)法將0139.7mm套管下到2375m。由于井眼軌跡原因，下放載荷3種摩阻系數(shù)下趨勢(shì)和數(shù)值基本相當(dāng)，由此可見(jiàn)該井摩阻系數(shù)對(duì)套管下入影響因素較小，導(dǎo)致套管難以下入的主要因素是井眼軌跡復(fù)雜(表3)。2.2分析常規(guī)破裂式(玻璃板)漂浮接箍的缺點(diǎn)與不足漂浮下套管技術(shù)服務(wù)中施工中有11口井使用常規(guī)破裂式(玻璃板)漂浮接箍，普遍存在固井作業(yè)中固井膠塞通過(guò)漂浮接箍遇阻的情況，此外在陽(yáng)102H1-6井、陽(yáng)102H3-1井和陽(yáng)102H26-4井先后出現(xiàn)漂浮接箍提前打開(kāi)、造成中途起套管工程復(fù)雜。2.2.1破裂盤破碎不徹底導(dǎo)致固井膠塞遇阻常規(guī)破裂式(玻璃板)漂浮接箍正常加壓破碎后，其玻璃板中心破碎成碎屑(最大顆粒大小:13mmX11mmX7mm)，邊緣為環(huán)狀玻璃板殘?bào)w，但有明顯裂痕，膠塞通過(guò)時(shí)遇阻明顯，且膠塞通過(guò)后受損，管內(nèi)玻璃環(huán)不能完全清除，影響工具通徑大小，致使膠塞行至漂浮接箍位置易憋壓，增加施工風(fēng)險(xiǎn)。2.2.2下入過(guò)程中破裂盤徑向受力導(dǎo)致提前打開(kāi)淺層頁(yè)巖氣井由于垂深較淺，在保證較長(zhǎng)有效水平段的情況下，其井身軌跡相對(duì)復(fù)雜，井斜、狗腿度變化較大。在漂浮接箍隨套管下入的過(guò)程中，遭遇全角變化率較大的井段，工具井壁發(fā)生摩擦、磕碰、擠壓導(dǎo)致破裂盤徑向受力，會(huì)導(dǎo)致破裂盤不能按設(shè)計(jì)壓力值打開(kāi)。表4為3口井漂浮接箍提前打開(kāi)時(shí)破裂盤所處井深及其對(duì)應(yīng)的全角變化率，由表中可知，3口井漂浮接箍提前打開(kāi)時(shí)均處于造斜段，且漂浮接箍提前打開(kāi)時(shí)其全角變化率均變化較大(圖3)。由此認(rèn)為，在造斜段全角變化率較大的井段，井壁會(huì)對(duì)漂浮接箍產(chǎn)生摩擦、磕碰、擠壓導(dǎo)致破裂盤徑向受力，造成破裂盤提前破裂。狗腿度越大，套管彎曲越嚴(yán)重，此外，由于通常情況下，懸鏈線軌道即狗腿度變化較大的井段相較于平均狗腿度大的圓弧軌道對(duì)套管的磨損更為嚴(yán)重1)，且從圖3中可知，漂浮接箍提前打開(kāi)時(shí)其狗腿度變化較大。由此認(rèn)為在狗腿度變化較大的井段，其對(duì)漂浮接箍的摩擦、磕碰、擠壓比平均狗腿度大的圓弧軌道更為嚴(yán)重，更易使漂浮接箍受徑向力產(chǎn)生形變，使破裂盤提前打開(kāi)。2.2.3疲勞現(xiàn)象導(dǎo)致提前打開(kāi)這3口井的漂浮接箍出廠前均已在同批次產(chǎn)品做室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)值與打開(kāi)設(shè)計(jì)值相符，同時(shí)在入井前檢查工具及破裂盤外觀無(wú)損壞。在下套管施工過(guò)程中，工具在下入過(guò)程中因反復(fù)上提下放產(chǎn)生激動(dòng)壓力，易發(fā)生疲勞現(xiàn)象導(dǎo)致提前打開(kāi)。此外，破裂盤質(zhì)量不夠穩(wěn)定，應(yīng)力分布不均勻影響整體承壓:技術(shù)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)組織和應(yīng)急措施準(zhǔn)備不充分，面對(duì)該地區(qū)垂深不一致的平臺(tái)，未提前做好工具壓力級(jí)別的針對(duì)性，也會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工出現(xiàn)異常情況。3漂浮接箍的優(yōu)化3.1改進(jìn)措施通過(guò)總結(jié)分析采用常規(guī)破裂式(玻璃板)漂浮接箍，其核心部件玻璃盲板為脆性材料，其承壓能力低且破碎壓力不穩(wěn)定，在經(jīng)過(guò)井眼軌跡復(fù)雜井段時(shí)，容易受到徑向力的影響，在套管上提下放的過(guò)程中易提前疲勞損壞，存在提前打開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn);此外，破裂盤破碎后管內(nèi)圓周有殘留物，固井膠塞易遇阻，存在固井過(guò)程“灌香腸”的風(fēng)險(xiǎn);并且膠塞行至漂浮接箍位置易跳壓等缺陷。針對(duì)上述缺點(diǎn)和不足，對(duì)漂浮接箍工具進(jìn)行攻關(guān)改進(jìn)，研制新型全通徑滑套式漂浮接箍"。全通徑漂浮接箍的最主要特點(diǎn):①玻璃板破裂后能夠全通徑開(kāi)啟，在固井作業(yè)后期，將膠塞運(yùn)行至漂浮接箍處，推動(dòng)支撐管剪斷剪切銷釘，懸掛管、支撐管、破裂盤三者便會(huì)滑動(dòng)被膠塞推行至井底碰壓，從而有效保證了套管的全通徑不留殘?bào)w，保證固井質(zhì)量；②工具開(kāi)啟壓力介于20~70MPa，可調(diào)節(jié)，壓力精準(zhǔn)誤差小于2MPa，承壓能力強(qiáng)且破碎壓力穩(wěn)定，避免了提前打開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn);③抗疲勞性能強(qiáng)，能夠避免在下入過(guò)程中因反復(fù)上提下放等產(chǎn)生激動(dòng)壓力而導(dǎo)致的破裂盤提前打開(kāi);④安裝有玻璃板保護(hù)套，漂浮接箍在1m高處自由下落抗沖擊性能好，減少漂浮接箍下入狗腿度較大的井段時(shí)受到的徑向力的影響，并且保證在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生磕碰時(shí)不會(huì)影響漂浮接箍的性能。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。3.2改進(jìn)效果目前全通徑漂浮接箍在浙江油田淺層頁(yè)巖氣應(yīng)用3口井(表6)，套管均順利下到位，成功率100%。在套管下入過(guò)程中，未出現(xiàn)漂浮接箍提前打開(kāi)的現(xiàn)象，其實(shí)際打開(kāi)壓力與設(shè)計(jì)打開(kāi)壓力的誤差均值為2.367MPa，與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)論基本相符，固井期間無(wú)異常起壓現(xiàn)象，表明全通徑漂浮接箍應(yīng)用效果良好。4結(jié)論1)淺層頁(yè)巖氣水平井采用漂浮下套管技術(shù)可以明顯增加套管下入能力，并且能夠防止套管遇阻遇卡等復(fù)雜情況發(fā)生。2)除了水垂比較大外，井眼軌跡復(fù)雜同時(shí)導(dǎo)