張偉國，艾 飛

(中海石油有限公司深圳分公司鉆完井部，廣東深圳518067)

0 引言

惠州油田的前身 CACT是由 CNOOC、Agip、Chevron和Texaco四家公司出資的合作油田，作為中國海洋石油第一批對外合作的油田，經(jīng)過20多年的開發(fā)，很多老井因為套管完整性問題不得不停產(chǎn)待修。這些存在完整性問題的套管不僅包括生產(chǎn)套管，也包括技術(shù)套管和隔水管。以HZ26－1平臺20口井為例，存在各類套管完整性問題的油井多達7口。這不僅給油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)帶來壓力，而且存在井控、溢油等安全隱患。目前主流解決方法有2種:一是跨越式封割器法，將破損套管部位通過上下2個封隔器隔開，中間用油管連接來實現(xiàn)對破損套管的隔離，這種措施修補效果受膠皮壽命影響較大，而且會犧牲井眼尺寸，這給電潛泵的下入尺寸和深度帶來諸多限制，影響了油井產(chǎn)量;另一種是膨脹管法，用液壓或者機械力的方法使管材發(fā)生永久變形，從而達到增加套管內(nèi)徑的目的，但同時存在壁厚不均等缺陷。

筆者調(diào)研Logan公司的外補貼產(chǎn)品，結(jié)合惠州油田實際，設(shè)計了套管外補貼下入程序。將破損套管切割回收，下套管外補貼和新套管組合來回接割口，可實現(xiàn)套管第一次下入時的工作狀態(tài)。這種套管外補貼措施能保證原套管的強度和永久密封，保留了原套管的尺寸，對今后的作業(yè)無不良影響，而且還可以實現(xiàn)多層套管補貼。近年來，該技術(shù)有成功應(yīng)用在國外海上老油田的案例，在國內(nèi)尚無公開報道，惠州油田應(yīng)用可屬首例。

1 套管外補貼技術(shù)概況

1．1 套管外補貼結(jié)構(gòu)

套管補接器由抓撈機構(gòu)及密封機構(gòu)2大機構(gòu)組成。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

抓撈機構(gòu):籃式卡瓦打撈筒，主要由頂部接頭、筒體、籃式卡瓦、控制環(huán)、引鞋等組成。

圖1 套管補貼內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

密封機構(gòu):由4個L形密封組成(根據(jù)壓力等級)。有2個正向密封，2個反向密封，反向密封盤根未工作時，其唇邊被襯套保護著，以免被“落魚”損傷唇邊。當井下套管推走襯套后，4個密封盤根的唇露出來緊緊貼在井下套管外壁起到封隔作用。

1．2 套管外補貼作業(yè)工序

完成套管完整性檢測、臨時棄井等前期準備工作后，套管補貼作業(yè)按以下工序進行(如圖2所示)。

圖2 套管補貼作業(yè)工序

(1)切割回收套管。根據(jù)試壓結(jié)果和套管表，確定切割深度(推薦割點距離上接箍3 m左右)。

(2)磨銑“魚頂”。根據(jù)回收上來的套管割口情況，磨銑“魚頂”，消除頂部毛刺。

(3)套銑外壁。消除外壁毛刺，模擬補貼下入情況。

(4)補接套管。將套銑筒換成套管外補貼，緩慢旋轉(zhuǎn)下入，進入后禁止繼續(xù)下壓。

1．3 套管外補貼工作原理

當帶著新套管的套管外補貼下放到井下套管頂部時，慢慢旋轉(zhuǎn)下放鉆柱，使井下待補貼套管通過引鞋進入卡瓦。停止轉(zhuǎn)動鉆具，緩慢下壓，通過補貼打撈卡瓦。井下套管通過卡瓦后，繼續(xù)上行推開密封上的襯套，并使其頂著上接頭，則密封盤根唇全部張開，完成抓撈。

完成抓撈之后，上提管柱，卡瓦咬住井下套管，筒體上行使卡瓦與筒體的螺旋錐面貼合。上提負荷越大，卡瓦咬井下套管越緊。同時，4個密封盤根封住套管與筒體空間。最后狀態(tài)如圖3所示。

圖3 套管外補貼前后示意圖

如果施工需要釋放脫手被抓住的井下套管，只要大力下?lián)簦缓舐倚?，上提管柱，即可脫手工具。下?lián)舻哪康氖鞘箍ㄍ呗菪婷撾x筒體螺旋錐面。右旋的目的是利用卡瓦與井下套管之摩擦力使卡瓦始終處于脹大狀態(tài)，便于退出井下套管。

2 套管外補貼在惠州油田的應(yīng)用

2．1 套管外補貼在HZ19－3－6井的應(yīng)用

破損原因:WST－1套管材質(zhì)存在缺陷。

臨時棄井:分別在1500和2500 m處下2個風暴閥作為安全屏障，并在風暴閥上方墊稠漿。

2．1．1 作業(yè)工序

(6)試壓10.3 MPa/15 min，合格。

(7)保持175 MPa預張力坐卡瓦，割套管，裝井口，回收風暴閥。

2．1．2 復雜情況及應(yīng)對措施

盡管最終補貼成功，但是作業(yè)中仍然遇到以下幾個方面的困難。

(1)測井顯示套管割點環(huán)空有異物，懷疑是上返水泥，擔心套管切割后無法回收。措施:查詢原始固井數(shù)據(jù)，不可能上返到該高度，回收回來套管外壁也沒發(fā)現(xiàn)水泥。

(2)起出部分受損套管，發(fā)現(xiàn)套管下部破損嚴重，而且呈螺旋狀(如圖4所示)。措施:將撈矛加長7 m，盡可能深的插入套管，將二根套管一起甩，最后全部回收。

圖4 成螺旋狀破裂的套管

(3)切割如圖3所示破損套管單根時，易發(fā)生碎片晃動、崩裂等安全隱患。措施:在割口附近打安全卡瓦，并用麻繩捆綁10 cm，有效防止碎片晃動。

(4)打磨割口產(chǎn)生的金屬碎末落入風暴閥內(nèi)閥，導致回收難度加大。建議:臨時棄井方案可改為，下面打水泥塞，上面坐可鉆式橋塞，并墊細砂在橋塞上方，鉆前循環(huán)干凈即可。

2．1．3 補貼效果

補貼套管后又進行了重新射孔，日產(chǎn)油量從關(guān)停前的500桶變成為3200桶，穩(wěn)產(chǎn)半年，環(huán)空壓力無異常。

2．2 套管外補貼在HZ26－1－16井的應(yīng)用

破損原因:油井生產(chǎn)超過設(shè)計年限，地層CO2含量偏高。

臨時棄井:在200 m打水泥塞，在250 m坐可鉆式橋塞，并在橋塞上方墊細砂。

2．2．1 作業(yè)工序

2．2．2 復雜問題及應(yīng)對措施

(1)選用將原設(shè)計內(nèi)徑加厚到480 mm，提高受壓能力。受力如圖5所示。

最薄弱部位的內(nèi)徑ID=480 mm，外徑OD=513.8 mm，則最薄弱位置的截面積:

圖5 隔水管補貼完成后示意圖

采油樹及井口等裝置質(zhì)量按照200 t，σs=F/S=200×1000×9.8/0.021659=90.49 MPa，參考采用材質(zhì)AISI1018，即常見的20鋼抗拉強度σb=600 MPa，屈服強度 σs=450 MPa;參考采用材質(zhì) AISI4140，σb=1080 MPa，屈服強度 σs=930 MPa;參考采用材質(zhì) AISI4340，σb=1500 MPa，屈服強度 σs=1200 MPa。安全系數(shù)分別達到了5、10、12倍左右，完全滿足負載要求。

2．2．3 補貼效果

補貼套管后又進行了重新射孔，日產(chǎn)油量從關(guān)停前的200桶變成為2100桶，穩(wěn)產(chǎn)3個月，環(huán)空壓力無異常。

3 結(jié)論與建議

套管外補貼在惠州油田的成功應(yīng)用，為海洋石油類似套管問題修復工作提供了實踐支持。通過對作業(yè)過程出現(xiàn)的復雜情況進行深入分析，得出如下結(jié)論及建議。

(1)該套管外補貼一般適用于套管外無水泥封固的情況，因此作業(yè)前，測井不僅要確定套管破損位置，也要密切關(guān)注環(huán)空外水泥返高情況。如果遇到套管外有水泥的情況，理論上也可以進行套銑后進行補貼，但需要做套銑和其他方案的經(jīng)濟性比對。

(2)臨時棄井方式建議采用下部打水泥塞，上部坐可鉆式橋塞，并在橋塞頂部墊細砂和稠漿，這種棄井方式在實踐中被證實高效可行。

(3)切割后補貼前的割口打磨和套銑作業(yè)缺一不可。打磨是為了將割口修成45°斜坡，套銑是為了模擬補貼下入工況。如果不達標建議重復操作至滿足條件為止。

(4)補貼完成后套管處于受拉狀態(tài)可以讓補貼密封更好，這一點經(jīng)歷了時間的考驗。截止發(fā)稿時，該套管補貼技術(shù)在勝利油田和中海油陸豐油田均獲得成功應(yīng)用。

縱觀全球，對于補貼完成后需要承重的隔水套管補貼而言，跟蹤Logan公司出貨的20余套補貼應(yīng)用情況，還沒有文字記載成功的案例。因此，對于補貼完成后需要承重的補貼可靠性，還需要接受海涌、海生物等各種惡劣海洋環(huán)境及時間的挑戰(zhàn)!

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