[發明專利]高溫高壓井三膠塞固井水泥頭裝置及固井作業方法

有效

• 申請號: 201510505551.8
• 申請日: 2015-08-17
• 公開（公告）號: CN105019858B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 李中;李炎軍;楊仲涵;張萬棟;王巍;羅東輝;汪俊鋒;朱新華;張可;周仁斌;劉國棟
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海石油（中國）有限公司湛江分公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司44228
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明屬于鉆井的技術領域，具體涉及一種用于石油鉆采設備固井注水泥的裝置及固井作業方法。

背景技術

在高溫高壓生產井鉆井作業中，為有效壓穩地層，防止發生高壓氣竄降低固井質量和高溫套管膨脹伸長抬升井口等問題，確保后續氣田安全開發和順利生產，故常常采用全井段水泥首尾漿封固的方式進行固井作業，而且首尾漿中采用不同的水泥漿體系，以達到增強水泥環質量，壓穩地層流體且不發生井漏，以及防止氣竄并降低成本費用的目的。

常規的固井作業方式是首先通過洗管線閥門注入沖洗液及隔離液，其次關閉洗管線閥門并打開第一個擋銷，投入下膠塞，再次打開注水泥閥門注入水泥首漿及尾漿，然后關閉注水泥閥門并打開第二個擋銷，投入上膠塞，最后打開替漿閥門，注入頂替泥漿，直至碰壓完成固井頂替作業。采用該方法時水泥首漿與尾漿直接接觸，容易導致首尾漿之間相互污染，最終影響水泥漿的性能，導致稠化時間發生變化，水泥封固質量變差等一系列問題，嚴重者有可能導致氣竄及環空帶壓，給今后油氣田開發生產帶來隱患。

針對上述問題，常用的應對措施是在注入沖洗液及隔離液之后，首先拆卸掉固井水泥頭或者簡易循環頭，手工投入第一個下膠塞，再重新安裝上固井水泥頭，注入首漿，然后打開第一個擋銷，投入第二個下膠塞，注入尾漿，最后再打開第二個擋銷，投入上膠塞，并進行頂替作業直至碰壓。該方法采用第二個下膠塞有效地隔開了首尾漿，避免了兩者之間的相互污染問題，有利于提高水泥環封固質量，但是固井作業流程較為繁瑣，投塞時間長，不利于確保固井作業過程的安全順利，而且會在第一個下膠塞前后形成空氣柱，難以保證水泥環的封固質量。

上述論述內容目的在于向讀者介紹可能與下面將被描述和/或主張的本發明的各個方面相關的技術的各個方面，相信該論述內容有助于為讀者提供背景信息，以有利于更好地理解本發明的各個方面，因此，應了解是以這個角度來閱讀這些論述，而不是承認現有技術。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術中的不足而提供一種高溫高壓井三膠塞固井水泥頭裝置及固井作業方法，其能減少水泥漿之間的相互污染，提高高溫高壓生產井固井質量，并保證注水泥作業的連貫性，確保固井作業的安全順利。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

提供一種高溫高壓井三膠塞固井水泥頭裝置，包括筒狀的上端封閉的水泥頭本體和設置在水泥頭本體下端的底座，所述水泥頭本體中從下至上依次設置有下膠塞、中膠塞、上膠塞，所述水泥頭本體的側壁從下至上依次設置有分別與下膠塞、中膠塞、上膠塞配合的下釋放擋銷、中釋放擋銷、上釋放擋銷，所述水泥頭本體的側壁連接有洗管線閥門、第一注水泥閥門、第二注水泥閥門、替漿閥門，所述洗管線閥門在水泥頭本體內的出口處于下膠塞的下方，所述第一注水泥閥門在水泥頭本體內的出口處于所述下膠塞與中膠塞之間，所述第二注水泥閥門在水泥頭本體內的出口處于所述中膠塞與上膠塞之間，所述替漿閥門在水泥頭本體內的出口處于上膠塞的上方。

其中，所述水泥頭本體在下膠塞的下方設置有指示銷。

其中，所述水泥頭本體的側壁從下至上設置有三個釋放擋銷孔，所述下釋放擋銷、中釋放擋銷、上釋放擋銷分別插設在一個釋放擋銷孔中。

其中，所述下釋放擋銷、中釋放擋銷、上釋放擋銷分別與釋放擋銷孔之間設置有密封件。

其中，所述洗管線閥門、第一注水泥閥門、第二注水泥閥門、替漿閥門的入口通過管匯連接至固井管線。

其中，所述水泥頭本體上端設置有吊環。

一種采用如上所述的高溫高壓井三膠塞固井水泥頭裝置進行固井作業的方法，包括以下步驟：

S1、在鉆臺上將固井水泥頭裝置吊至已下入井內的套管柱的頂端，通過底座與套管進行連接，將洗管線閥門、第一注水泥閥門、第二注水泥閥門、替漿閥門與固井管線相連接并試壓；

S2、固井管線試壓結束之后，開始固井時，首先打開洗管線閥門，泵注沖洗液及隔離液；

S3、關閉洗管線閥門，打開下釋放擋銷及第一注水泥閥門，泵入首漿，下膠塞在首漿的推動下開始下行；

S4、泵注完首漿之后，關閉第一注水泥閥門，打開中釋放擋銷及第二注水泥閥門，泵入尾漿，中膠塞在尾漿推動下開始下行；

S5、泵注完尾漿之后，關閉第二注水泥閥門，打開上釋放擋銷及替漿閥門，泵入泥漿，上膠塞在泥漿推動下開始下行；

S6、當泵注到設定的頂替量并碰壓之后，關閉替漿閥門，完成固井作業。