树脂旋流扶正器研究与应用.doc

1、树脂旋流扶正器研究与应用摘 要树脂旋流扶正器做为刚性扶正器的替代产品，由于其特有的优越的物理化学性能，在提高二界面固井质量，延长油气井使用寿命等方面，起到了积极的作用。经过现场推广使用，效果良好。 关键词扶正器；树脂；旋流；固井质量 中图分类号：TE92 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0247-02 0 引言 固井质量对于封堵油气水层，防止环空油气水窜，延长油气井使用寿命及后期的酸化压裂开采尤其重要。为提高二界面固井质量1-3，在选择合适的水泥浆体系的同时，需改善环空水利条件，提高水泥浆顶替效率，改善井眼条件，提高水泥石胶结质量。本文从井下工具出发，优选树脂旋流

2、扶正器4-5，经过现场使用检验，固井质量显示优质。 1 结构 树脂旋流扶正器使用高分子树脂材料在模具中经过高温高压一次性一体化铸造而成。它由柱形衬套和扶正条两部分组成，扶正条在柱形衬套四周呈螺旋线排列，扶正条之间形成螺旋流道（如图 1） 。其基本特征为：（1）扶正条内侧顶部与相邻扶正条外侧底部之间的连线与柱形衬套的中心轴线平行；（2）扶正条的导流角为 20至 30；（3）扶正条在柱形衬套表面的高度一致，且扶正条的内侧面与外侧面的曲度一致；（4）扶正条为 4 片，呈 90夹角对称均匀分布在柱形衬套周面上；（5）扶正条的两端设置有过渡圆角。 2 物理化学性能 树脂旋流扶正器做为刚性扶正器的替代产品

3、，由于其优越的物理化学性能，使其更广泛的应用于各种井型和井下情况中，现将其性能与其他材质刚性扶正器对比如表 1： 由表 1 中可看出，树脂旋流扶正器具有较高的抗冲击力和屈服强度，使其在使用中不易变形和损坏；密度低、重量轻，便于搬运和使用；具有较高的抗高温能力，机械性能可在-40245之间保持稳定；其摩擦阻力小，扭矩小，在下套管作业中，可减小下套管阻力。 树脂旋流扶正器的化学性能成惰性，具有抗氧化性和抗腐蚀性且有绝缘性，经过氯化钠（10%） 、烧碱（10%） 、柴油、硫酸（36%）等腐蚀性液体浸泡，仍可保持良好的机械性能。 树脂旋流扶正器的主要材料为树脂，其造价低廉且在生产过程中，不会产生大量废

4、渣、废气和氧化物，因此更环保。 3 作用原理 3.1 形成横向扰流 树脂旋流扶正器具有顺时针螺旋线流道，可改变单一的一维轴向流动顶替方式，形成横向扰流，有利于驱替环空窄间隙死泥浆及附着于井壁的油膜、虚泥饼，从而提高二界面的胶结质量。 3.2 提高套管居中度 由于树脂旋流扶正器具有较高的抗冲击力和较高的屈服强度，承压能力高不易变形的特点。其可在套管串中起到刚性扶正的作用，尤其在大位移井中应用效果良好。其可提高套管的居中度，减少由于套管自重造成的偏心环空，减小窜流的发生，并有利于形成紊流顶替，从而提高二界面的胶结质量。 3.3 减少下套管阻力 树脂旋流扶正器较刚性扶正器而言可减小下套管时套管串的刚

5、性，并且其启动力低、摩擦系数小，可减小下套管时的摩擦阻力，从而利于下套管作业。其扶正条和轴线设计成 2030夹角，在不规则井眼中，井壁可对扶正条产生一定的横向分力，从而减小套管串的遇阻冲击力。 4 现场应用 本文以大位移井桩斜 213 井为例，介绍树脂旋流扶正器的现场应用情况。 4.1 基本情况 桩斜 213 井是胜利油田桩西采油厂的一口大位移探井，完钻井深3362m，闭合位移 1825.59m，完钻钻井液密度 1.17g/cm3，水泥封固段2262m，完钻层位为中生界，钻探目的为向东扩大桩 205 井区沙河街组含油气范围。 4.2 固井施工难点及可能出现的问题 为保证下套管作业及固井施工的顺

6、利进行，考虑井下情况，现将下套管作业及固井过程中可能出现的问题分析如下： （1）该井三开井斜都在 40左右，闭合位移 1825.59m，套管下入磨阻大； （2）该井三开斜深 3362m，返高 1100m，水泥封固段长，水泥浆易脱水稠化，造成憋泵；并且容易发生窜槽，造成钻井液污染水泥浆，影响封固质量； （3）该井三开垂深为 2712.98 m，垂直封固段长，施工泵压高； （4）水泥浆环空静液柱压力高，易压漏地层； （5）沙河街有掉块，水泥浆携砂能力强，在小井眼处，易造成憋泵。4.3 固井施工措施 4.3.1 管串结构 该井套管串下部结构及管串结构如下：139.7mm 引鞋+139.7mm旋流 1

7、 根+139.7mm 套管 1 根+139.7mm 自回位浮箍（2 只）+139.7mm 套管串+139.7mm 水泥头 4.3.2 扶正器选择及安放位置 为提高套管居中度，减少环空偏心，减小下套管摩擦阻力，提高水泥浆顶替效率及固井质量。该井下部油层段采用树脂旋流扶正器，上部使用弹性双弓扶正器。 4.3.3 水泥浆体系选择 该井上部使用低密高强水泥浆体系，减小环空液柱压力；下部使用晶格降失水剂体系，补偿水泥浆凝固体积收缩，提高二界面封固质量。 4.3.4 现场施工措施 为减小施工危险，保证施工顺利，现场施工措施如下： （1）固井前大排量洗井，将井内岩屑携带出来； （2）固井前降低钻井液粘切，提

8、高水泥浆顶替效率； （3）合理使用前置液，清洗井壁及套管壁； （4）使用重泥浆顶替，减小固井施工泵压； （5）控制注水泥排量及顶替排量，防止憋泵的发生。 4.4 该井固井质量 桩斜 213 井声幅图（如图 2）及声波变密度测井显示，采用树脂旋流扶正器的井段，第 1 界面固井质量优质，第 2 界面固井质量优良。 5 树脂旋流扶正器现场应用情况 2014 年 1 月以来，渤海固井公司共在 10 口井中使用树脂旋流扶正器（见表 4） ，经过声幅及声波变密度测井分析，固井质量显示优良。 6 结论与认识 （1）树脂旋流扶正器使用在油层井段效果明显，通过声幅及变密度测井检测，加树脂旋流扶正器的位置第 1、

9、第 2 界面固井质量优质。 （2）根据不同井型和井况，优选扶正器组合，在保证固井质量的同时，既能满足套管的顺利下入，又可降低生产成本。 （3）鉴于树脂旋流扶正器造价低且环保，可在一定程度上节约成本且不造成环境污染。 参考文献 1 徐浪.套管扶正器在固井中的应用J.西部探矿工程，1995， （1）：30-31. 2 李定先.使用套管扶正器提高固井质量J. 钻采工艺，1990，13（2）：90-93. 3 连吉弘，康建平.大位移井固井技术分析J. 长江大学学报（自然科学版）理工卷，2010， （1）：205-206. 4 覃勇，徐国金，林林.一种树脂旋流扶正器P.中国专利：2013106343373，2014-03-12. 5 惠东超轻树脂旋流扶正器Z.