钻井施工过程中的井口高度控制

i钻井施工过程中的井口高度控制ii摘要：本文阐述了井口高度控制的重要性与施工过程中高度控制的意义。从钻井实践中总结出了联入计算的一般方法，即由完井井口高度要求倒推出一开双公长度，从而确定需求联顶节长度。在实际钻井施工过程中，由套管附件的实际长度，先确定表套联入与垫高，再以表套实际联入为基础算出油套联入与垫高。根据焊井口与使用套管头不同工艺以及是否需要整拖，给出井口高度控制的不同方法。主题词：联入垫高焊井口套管头iii目录前言...........................................................11井口高度控制概述...............................................12双公控制井口的高度.............................................42.1预算油层理论联入......................................42.2确定表层理论联入......................................52.3确定双公与联顶节长度..................................62.4组织施工一开作业......................................72.5组织施工二开作业......................................73套管头控制井口的高度...........................................93.1座封式套管头概述......................................93.2座封式套管头确定一开理论联入.........................113.3座封式套管头组织一开.................................123.4座封式套管头组织二开.................................123.5卡瓦式套管头概述.....................................133.6卡瓦式套管头组织一开.................................153.7卡瓦式套管头组织二开.................................164结论与建议....................................................17附录一参考文献................................................18附录二32533SL井口高度控制计算数据.............错误!未定义书签。见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》1前言钻井施工过程中的井口高度计算和联入直接影响到后续的施工作业和完井交井井口质量。井口高度在钻井施工过程中可以主要通过计算联入、双公、升高法兰、联顶节以及垫高来调节控制。井口高度的控制不仅仅是指计算套管联入和垫高的过程，还包括对钻井施工过程中各开次进行监控与管理。根据胜利油田企业标准要求，单井油层套管接箍顶面应高于自然地面0.20m，整拖井井口低于自然地面0.20m，并依次确定技术套管和表层套管的联入。1井口高度控制概述井口高度与油井的类型、井身结构密切相关。根据油井是否使用套管头可以分为焊井口完井、套管头完井；根据井架是否整拖可以分为单井和整拖井。如果是焊井口，完成井井口由表层套管之上的环形钢板、油层母接箍、以及井口帽组成，井口的高度取决于油层套管母接箍顶的高度，如图1-1焊井口完井井口装置示意图。各层套管之间采用厚度为50mm的环形钢板焊接，并且只能是对N80及其以下钢级套管接箍的焊接，不得将环形钢板与套管本体焊接。见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》2图1-1焊井口完井井口装置示意图在某些特殊情况下就不能使用焊井口的方法，如探井、井深大于3500米的深井、泥浆密度大于1.60g/cm3的高压井、欠平衡压力工艺钻井等特殊井，应使用套管头，其使用的套管头符合SY5127的规定。使用套管头的井，完井井口应使用随套管头配置的专用井口帽。套管头本体接于表层套管的最上端、四通接于套管头本体或其连接装置如升高法兰之上。因此完井井口高度由套管头本体上端面来确定，如图1-2套管头完井井口装置示意图。图1-2套管头完井井口装置示意图井口的高度控制是安装井控设备的基础。井控设备的标准安装是见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》3井控的前提，是减少井喷事故节省成本的有效措施，影响着完井井口高度。例如与32钻机塔型井架配套的2FZ35-35防喷器，及相应的压井管汇、节流管汇等，安装效果见图1-3(1)、图1-3(2)。图1-3(1)第二次开钻井口装置示意图见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》4图1-3(2)21MPa节流压井管汇安装示意图2用双公控制井口的高度2.1预算油层理论联入对于焊井口而言，油层理论联入'oL是井口要求高度Hd与钻台补心高Hb共同决定的，即'oLbdHH(式2-1)式中，'oL——油层理论联入，单位m。bH——钻台面与地面的距离，即补心高，单位m。dH——完井井口要求高度，常数，单位m。根据是否整拖井，完井井口要求高度dH取值不同。单井油层套管接箍顶面应高于自然地面0.20m，dH=0.2m；整拖井井口低于自然地面0.20m，dH=-0.2m。见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》52.2确定表层理论联入参考油层理论联入，计算表层理论联入。在完井井口组成中，油层联入下面是油层母接箍和环形钢板，表层理论联入'sL为：''sLomohgLHH(式2-2)式中，'sL——表层理论联入，单位m。'oL——油层理论联入，单位m。moH——油层套管母接箍长度，单位m。hgH——两层套管之间环形钢板总厚度，单位m。hgH一般为常数，一般生产井只用厚度为50mm的环形钢板1块，即0.05hgHm。对于热采井或者甲方的要求，使用厚度分别为50mm、20mm的环形钢板2块，那么0.07hgHm。例如，林5-26井要求焊井口，已知补心高5.1bHm，非整拖井dH=0.2m，外径177.80mm的油套母接箍长度0.25moHm。可求得油层理论联入与表层理论联入：'oL5.100.204.90bdHHm''sL4.900.250.055.20omohgLHHm如果是整拖井，dH=-0.2m，可以求得：'oL5.10(0.20)5.30bdHHm=-=--=''sL5.300.250.055.60omohgLHHm见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》62.3确定双公与联顶节长度为了标准安装井控设备，需要长度合适的双公与配套的一开联顶节。二开井口装置与表套母接箍相连的是双公、底法兰、四通、封井器，其中四通与两侧管汇相连，四通高度过低或过高会导致无法接出六米管线，使井控失效，因此四通有一个合适的基准高度stH：''()stbssgflstwbsgflstwsHHLHHHHHHHL（式2-3）式中，stH——四通管汇距地面高度，单位m。'sL——表层理论联入，单位m。bH——补心高，常数（32塔式井架取5.1），单位m。sgH——双公理论有效长度，单位m。flH——底法兰高度，单位m。stwH——四通有效厚度，单位m。已知与32井架配套的节流管汇高度是0.75m（即0.75stHm），底法兰高度0.23flHm，四通有效厚度为w0.22stHm。由式2-3可求得双公理论有效长度为:列等式：0.755.100.230.225.20sgH求解得：'0.40sgsstbflstwHLHHHHm一开联顶节理论长度ldsL为表层理论联入加上两个吊卡的高度，即：5.200.535.73ldsLm。对于整拖井，按企业标准可以求得：5.60+0.75-5.10-0.23-0.220.80sgHm见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》75.600.536.13ldsLm在实际生产过程中，对整拖井双公的要求为，0.60~0.80sgHm2.4组织施工一开作业施工前，首先仔细阅读钻井设计内容，如井身结构、完钻层位、井深、下套管原则、井控设计等相关信息。例如林5-26井，一开井眼φ346.10mm×213m，套管φ273.1mm×212m，二开井眼φ241.3mm×1080m，套管φ177.8mm×1070m。然后确定联顶节长度5.73-5.80m，双公长度0.40m。套管及其附件联顶节、吊卡、双公、底法兰、四通到井后，先测量其长度、外径等参数，再计算由此确定表层套管实际联入，计算方法由式2-3变为：()sbstsgflstwLHHHHH（式2-4）式中，字母含义同式2-3。代入林5-26井数据计算表层实际联入:()5.100.750.210.250.425.23sbstsgflstwLHHHHHm垫高5.785.230.55ldssLLm一开固完井后，候凝需要4小时以上，即可缷联顶节。安装好双公、底法兰、四通、封井器以及两侧的管汇等，即转入二开作业。2.5组织施工二开作业确定二开理论联入准备套管附件，因一开实际到井附件与理论值有些差异，因此用一开实际联入代入2-2式计算油层套管理论联入：见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》8'LosmohgLHH（式2-5）代入林5-26井一开数据，得油层理论联入及联顶节理论长度：'SL5.230.250.054.93omohgLHHm4.930.535.46ldoLm结合理论计算参考固井设计，确定套管附件为：吊卡3只、环形钢板1块、循环帽、低压灌泥浆管线、联顶节长度5.50-5.60m，焊井口。代入林5-26实测数据由2-5式可得：油层实际联入：L5.230.230.054.91osmohgLHHm油层垫高：5.584.910.67ldooLLm垫物确定：吊卡2只(53cm)，专用钳头框（12cm）两边分别一块。下完套管循环好即进行焊井口作业。热采井井口一般使用双层不等厚环形钢板，每层都由一块厚度为50mm的钢板和一层厚度为20mm的钢板组成。下面一层环形钢板与外层（表层、技术）套管接箍上面焊接，并使钢板正面向上；上面一层与油层套管接箍底面焊接，以此防止套管的转动，如图2-1。见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》9图2-1双层环形钢板焊接示意图使用环形钢板的井，井口帽采用壁厚大于5mm的钢管焊制，长度比套管接箍长10—20mm，井口帽顶部以厚度不小于5mm的钢板封堵，下部与外层套管的环形钢板焊接，并留有长度约5mm一段不焊，作为观察口。在完成井井口表层套管接箍的东方向，以电焊焊上井号。井号中的汉字用拼音的第一个字母表示。3套管头控制井口的高度套管头主要有两大作用，即悬挂油管承托井内全部油管柱的重量，密封油管、套管间的环形空间。其种类繁多，根据密封方式主要分为座封式套管头和卡瓦式套管头。3.1座封式套管头概述座封式套管头根据心轴的类型又可以分为心轴式套管头、直通式套管头（热采）。这两种套管头具有结构简单、现场施工方便的特点，得到广泛使用。座封式套管头完井同焊井口一样都用双公与表套连接，不同见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》10的是在完井后保留了双公的完整性。安装热采套管头参见图3-1，在外层套管母接箍之上连接双公、套管头本体、升高法兰、四通和封井器。井口高度控制方法同焊井口相似，升高法兰代替了焊井口中双公的作用，因此可以简化为从一开理论联入开始计算。图3-1热采套管头安装结构示意图见习论文《钻井施工过程中的井口高度控制》113.2座封式套管头确定一开理论联入升高法兰标准高度'0.40flHm，即表层理论联入'