張高峰，張康衛(wèi)，羅永慶,王小兵

(1.西南石油大學(xué)，四川成都 610500；2.中國石油大港油田分公司井下作業(yè)公司)

大港油田裸眼井取換套技術(shù)現(xiàn)狀及對(duì)策

張高峰1，張康衛(wèi)2，羅永慶2,王小兵2

(1.西南石油大學(xué)，四川成都 610500；2.中國石油大港油田分公司井下作業(yè)公司)

對(duì)大港油田裸眼井取換套技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，結(jié)合大港油田實(shí)際，從工藝優(yōu)化、設(shè)備配套以及現(xiàn)場管理等方面為提高裸眼井取換套技術(shù)水平和施工成功率提出了技術(shù)對(duì)策，這些措施對(duì)大港油田套損井的治理、老油田二次開發(fā)和油田穩(wěn)產(chǎn)都有十分重要的意義。

大港油田；裸眼井換套；技術(shù)對(duì)策

大港油田開發(fā)進(jìn)入中后期，油水井套管損壞情況越來越嚴(yán)重，新發(fā)生套損井?dāng)?shù)以每年80～100口的速度遞增，截至目前，各類套損井達(dá)到1 200口，占油水井總數(shù)的20%以上，個(gè)別地區(qū)套損井已占到了40%以上。套損類型主要包括套管破裂、套管穿孔、套管縮徑、套管彎曲、錯(cuò)斷等形式。

套管損壞一方面造成油井停產(chǎn)，同時(shí)影響油田二次開發(fā)方案部署和注采井網(wǎng)的完善，因此近幾年來在套損井治理上加大了力度，實(shí)施了多種套損井治理技術(shù)，其中取換套工藝具有其它工藝無法比擬的優(yōu)越性，此工藝不改變井身結(jié)構(gòu)，不影響開發(fā)過程中其它工藝措施的實(shí)施，能保證油水井有較長時(shí)間的生產(chǎn)周期[1-3]。

1 裸眼井取換套技術(shù)現(xiàn)狀

大港油田從1993年開始研究應(yīng)用取換套技術(shù)，2001年重點(diǎn)針對(duì)139.7 mm套管取換套配套了專用套銑管、套銑鞋、承重防噴器和泥漿循環(huán)凈化設(shè)備，具備了800 m深部裸眼井取換套技術(shù)能力，至今已實(shí)施取換套井近100井次。

1.1 取換套工藝

在取換套工藝方面主要采用了“示蹤保魚、內(nèi)割取套[2]”工藝。

1.1.1 工藝步驟

處理套損井段→封閉油層→表套內(nèi)割取部分油套→下示蹤管串→固井口導(dǎo)管→套銑裸眼段→適時(shí)內(nèi)割、打撈套管→套銑套損段→打撈示蹤管柱→打撈出破損套管→下入新套管與原井套管回接→套管試壓→起套銑管→通井、替泥漿、完井。

以139.7 mm套管取換套為例，采用的施工管柱：φ290 mm套銑鞋+φ219 mm套銑管+φ219 mm方鉆桿。

1.1.2 工藝特點(diǎn)

取套時(shí)首先對(duì)套損部位整形、打通道、下示蹤管柱，然后再進(jìn)行套銑施工，這樣可以使斷口處上、下部套管始終保持在同一軸線上，當(dāng)斷口上部套管被取出后，斷口下部套管內(nèi)的示蹤管柱仍在套銑管內(nèi)，對(duì)套銑管起到了引入、糾偏作用，可以防止下魚頂丟失，提高取套成功率。另外套銑管始終放在井內(nèi)，一直包含著套管，可以防止井壁坍塌填埋套管落魚。

采用內(nèi)割、內(nèi)撈取套方法，套銑管始終處于裸眼井內(nèi)，容易卡鉆，所以套銑管在井內(nèi)要適時(shí)循環(huán)、活動(dòng)，不能靜止時(shí)間太長，要使泥漿保持良好的循環(huán)狀態(tài)，注意調(diào)整泥漿性能，確保泥漿具有良好的造壁性、攜屑性，滿足防坍塌、防卡鉆的需要。

1.1.3 技術(shù)適應(yīng)性

(1)適用于套損深度小于1000 m的錯(cuò)斷井、破裂、套漏井的治理。

(2)適用于套損通徑大于90 mm，能夠封閉生產(chǎn)層，能夠下人示蹤管柱。

(3)采用取換套工藝修復(fù)油層部位套管，對(duì)井控設(shè)備、套銑管強(qiáng)度、泥漿性能、套銑鞋優(yōu)選、回接固井等關(guān)鍵技術(shù)要求較高，現(xiàn)有技術(shù)水平不宜進(jìn)行油層部位取套施工。

1.2 現(xiàn)場應(yīng)用情況

平均每年換套5～6口井，沒有形成規(guī)模工作量，施工成本較高，成功率較低，最深的套銑取套深度只有486 m。

1.3 存在的問題

1.3.1 魚頂丟失

魚頂丟失是造成取換套失敗最直接的問題。造成魚頂丟失的主要原因是套管變形嚴(yán)重，套管外井壁坍塌嚴(yán)重，形成“大肚子”井段，套銑過程中切斷套管及示蹤管，發(fā)生魚頂丟失；其次是因?yàn)樘足娊訂胃蚱鸪鎏足娦鳂I(yè)操作不當(dāng)，致使魚頂丟失。

1.3.2 套銑管卡

套管銹蝕或變形嚴(yán)重，造成套銑緩慢，且易發(fā)生“側(cè)劈”和銑斷套管的現(xiàn)象，在客觀上增大了魚頂丟失和套銑管蹩卡的風(fēng)險(xiǎn)；還有地層疏松及地層壓力體系的原因，以及修井液性能等方面原因，另外，套銑排量選擇不當(dāng)，沒有定期活動(dòng)套銑管等都有可能造成套銑管卡。

1.3.3 取換套工具和設(shè)備配置較低

套銑管變扣接頭的直徑260 mm，采用的套銑鞋280 mm，在套銑過程中扭矩過大，套銑管轉(zhuǎn)換接頭根部細(xì)扣處容易發(fā)生斷裂；采用φ76 mm的鉆桿+φ219 mm套管鉆具進(jìn)行套銑作業(yè)，容易造成鉆具局部應(yīng)力集中，增加了施工的風(fēng)險(xiǎn)；套銑鞋數(shù)量、種類較少，對(duì)于套管彎曲、錯(cuò)斷、變形較大的井針對(duì)性不強(qiáng)。

與深部套銑相關(guān)配套的方鉆桿、鉆桿、地面泥漿泵、泥漿固控設(shè)備配置較低，套銑效率低；泥漿性能不能保證，容易出現(xiàn)坍塌和卡鉆事故。

2 提高取換套成功率技術(shù)對(duì)策

2.1 優(yōu)化示蹤工藝

示蹤管為保證套銑、回接時(shí)魚頂不丟失而采取的安全技術(shù)措施，通常用封隔器或撈矛加部分油管，下至套損(斷口)部位以下，以便上部套管被取出后，能引導(dǎo)套銑鞋、回接工具等順利通過下斷口。優(yōu)化示蹤工藝包括：①規(guī)范示蹤管材及管串結(jié)構(gòu)；②優(yōu)化套銑鞋結(jié)構(gòu)，弱化其徑向套銑能力；③在套銑操作上要細(xì)化步驟，并準(zhǔn)備方鉆桿短節(jié)，實(shí)現(xiàn)不起方鉆桿接單根；④更換套銑鞋時(shí)改為棗核型示蹤器，有利于套銑鞋進(jìn)入魚頂；⑤在較深部套銑時(shí)待套管魚頂進(jìn)入套銑管后先將示蹤管起出，更換套銑鞋時(shí)重新下入示蹤管柱，避免深部套銑時(shí)示蹤管被銑削而斷裂。

2.2 配套系列化套銑鞋

配套系列化套銑鞋，能夠適用套銑巖層、水泥環(huán)、套管封隔器、套管扶正器；在正常套銑時(shí)，要保證井壁規(guī)則、井底干凈，避免巖屑的重復(fù)破碎，利于提高鉆速。

研發(fā)防丟魚套銑鞋，用于處理套損部位，實(shí)現(xiàn)下部套管引入，可自動(dòng)引入套損點(diǎn)下部套管，磨銑不規(guī)則魚頂，避免下部套管被破壞，保證魚頭不丟失。

2.3 優(yōu)化套銑工作參數(shù)

套銑管直徑大，鉆具所受扭矩就大，破碎的巖屑?jí)K也大，泥漿環(huán)空返速低，因此要求泥漿排量大，鉆壓、轉(zhuǎn)速適當(dāng)調(diào)整，以保護(hù)套銑鉆具、提高套銑速度。

(1)鉆壓。在套銑過程中，針對(duì)不同的巖性及井深選用不同的鉆壓?？紤]套銑鞋水眼，無水力破碎作用以及泵壓的反作用，確定鉆壓為40～100 kN，也可隨套銑深度的增加而適當(dāng)減少。

(2)排量。排量主要根據(jù)攜帶巖屑的大小而定，綜合環(huán)空攜巖及對(duì)井壁的沖蝕作用，環(huán)空液流保持層流最好，舉升效率要大于50%。

(3) 轉(zhuǎn)速。從套銑鉆柱失效力學(xué)分析得出，在500 m以內(nèi)軟地層，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速80～100 r/min；500～650 m時(shí)，轉(zhuǎn)速60～80 r/min；650～900 m鉆水泥環(huán)和中硬地層時(shí)，轉(zhuǎn)速40～60 r/min為宜。

2.4 套銑鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

(1)改造現(xiàn)有套銑管接頭強(qiáng)度。將219 mm套管管體兩端頓粗后與非標(biāo)鉆桿接頭采用磨擦焊方式焊為一體，真正成為非標(biāo)套銑鉆桿，解決應(yīng)力集中和斷扣問題，提高絲扣抗拉、抗扭強(qiáng)度。

(2)規(guī)范取換套施工鉆具。避免采用小鉆具在大表套內(nèi)施工，要選用合適尺寸的鉆具及方鉆桿，提高施工效率及安全性，要進(jìn)一步優(yōu)化工藝方案，避免失蹤管斷脫。

(3)配套雙級(jí)同步梯形螺紋套銑管。此套銑管具有連接強(qiáng)度大，容易對(duì)扣，不易亂扣，密封可靠，不會(huì)刺壞連接螺紋等優(yōu)勢(shì)。

2.5 加強(qiáng)套銑泥漿體系的選型和維護(hù)

大港油田上部地層中泥頁巖含量比較高[4-6]，極易水化膨脹、分散，利用聚合物鉆井液中大分子聚合物的抑制性抑制地層造漿，控制鉆屑中的黏土礦物水化分散，利于鉆屑的清除。

(1)依據(jù)地層巖性設(shè)計(jì)泥漿的失水、泥餅厚度以及其他參數(shù)。

(2)根據(jù)地層、水泥等巖屑顆粒大小、舉升速度確定泥漿的黏度和流變性能。

(3)套銑工作中要安排專業(yè)泥漿技術(shù)人員加強(qiáng)泥漿體系的維護(hù)，泥漿密度、黏度、失水、潤滑性等各項(xiàng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)的要求，確保井壁穩(wěn)定和攜砂能力。

(4)在套銑過程中，密切注意循環(huán)液中返出的地層巖屑，分析套銑過程中出現(xiàn)的種種情況，采取相應(yīng)處理措施。

2.6 制定套銑鉆具防卡技術(shù)措施

套銑管柱卡阻的原因很多，既有地層疏松及壓力體系的問題，也有井下落物等其他原因，泥漿密度對(duì)套銑管柱形成的壓差是套銑管阻卡的主要原因。防卡的技術(shù)措施：①建立壓差和黏吸作用下的套銑管柱防卡力學(xué)模型，合理確定泥漿的密度。②計(jì)算管柱在不同井深條件最長的靜止時(shí)間和最小的活動(dòng)距離，定時(shí)活動(dòng)套銑管。③配套套銑管液壓活動(dòng)裝置，有效地預(yù)防卡鉆事故的發(fā)生。

2.7 研究套損部位的引入技術(shù)

(1)小通徑套損井?dāng)U徑打通道技術(shù)。對(duì)于套損通徑在90 mm以上的套損井，采用現(xiàn)有修井技術(shù)打開通道，在套損部位下入示蹤器，使套損部位上下套管基本處于同一軸線上。由于示蹤管的示蹤引導(dǎo)作用，套銑鞋能順利通過變點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)套損部位引入。

(2)套銑引入法。對(duì)套損通徑小于90 mm的無法打開通道的套損井，采用專用的防丟魚套銑鞋[4]直接套銑引入，保證小通徑套損井取換套施工不丟魚。當(dāng)套銑到斷口時(shí)起出，采用防丟魚套銑鞋對(duì)斷口進(jìn)行套銑引入，由于防丟魚套銑鞋的喇叭腔有拔引找正收魚的作用，加之套銑管超強(qiáng)的扶正作用，當(dāng)套銑鞋接觸魚頭后，繼續(xù)鉆進(jìn)，魚頂便會(huì)由外向里逐步被收入套銑鞋內(nèi)，一般套銑進(jìn)尺3～5 m，下部套管便可順利引入。

2.8 研發(fā)套管打撈切割一體化工具

取換套作業(yè)切割、取套分別進(jìn)行時(shí)，要起下兩趟管柱才能完成一次取套任務(wù)，而且可能會(huì)出現(xiàn)試提、倒扣時(shí)套管柱從套損位置提出，以及倒扣時(shí)容易把套管柱倒散造成重復(fù)打撈等事故。打撈切割一次完成技術(shù)可以減少套銑管在井內(nèi)的停留時(shí)間，防止卡鉆事故的發(fā)生。

2.9 成立專業(yè)化的施工隊(duì)伍

取換套施工作業(yè)工藝復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)高，期間要多次更換鉆具，對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的要求也比較高，各種工具也比較專業(yè)化，因此要成立專業(yè)化的施工隊(duì)伍，以提高取換套施工的成功率。

3 結(jié)論

(1) 裸眼井取換套技術(shù)是治理淺層套損井最有效、最徹底的套管修復(fù)技術(shù)。

(2)裸眼井取換套技術(shù)關(guān)鍵在于示蹤工藝優(yōu)化以及提高套銑效率上，防止丟魚和卡鉆是提高裸眼取換套作業(yè)成功率的重要因素。

(3)油水井打通道是套損井修復(fù)和裸眼取換套技術(shù)實(shí)施的前提條件，因此必須加強(qiáng)打通道技術(shù)研究和應(yīng)用。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)06-0114-03

2015-04-28

張高峰，高級(jí)工程師，1971年生，1995年畢業(yè)于石油大學(xué)(北京)石油工程專業(yè)，在讀碩士研究生，現(xiàn)從事井下作業(yè)技術(shù)管理工作。

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