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套管补贴和取换技术

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大修技术 欠平衡钻井 修井作业
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套管补贴和取换技术一、套管补贴技术油水井外漏破损包括腐蚀孔洞、破裂、螺纹失效等形式,不但影响正常生产,还严重污染环境。破损漏失部位往往在无水泥封固的空井段,套管受地表水、电化学等因素作用而腐蚀破损。一般在 50~500 m 较常见,有些井在井口附近或距井口 10~20m 处也常发生破损外漏。(一)补贴工艺原理套管补贴,就是利用特制钢管,对破漏部位的套管进行贴补,采用机械力使特制钢管紧紧补贴在套管内壁上,封堵漏点。目前补贴修复(堵漏)常用特制波纹管,利用专用补贴工具进行补贴施工,其工艺原理是:用油管柱将补贴波纹管和补贴工具送至套管破损部位,然后管柱内憋压,在液压作用下,补贴工具中液缸及活塞拉杆将液压力转变成机械动力,使拉杆急速回缩上行,带动胀头胀开波纹管。(二)补贴修复运用范围补贴法修复工艺技术,适应井况范围较广泛,从补贴工艺发展应用的情况来看,目前可以推广应用以下几方面。(1)修复补贴修复补贴适用的井况包括套管腐蚀孔洞、穿孔、破裂裂纹、破裂裂缝、螺纹失效、误射孔补救等。这种井况下的补贴修复,修复效果明显,成功率高,修复后井的利用率高。(2)调整补贴对于多油层系统开发的油井,共同注水的注水井,在开发到一定程度后,同井不同层系不同油层将会出现层间矛盾、层内矛盾、平面矛盾等注水开发三大矛盾。为消除解决这三大矛盾,特别是层间矛盾往往需调整开发层系,使某一层系,某一层段封闭放弃开发,为此需对关闭放弃的层段射孔孔眼进行补贴封闭,这种补贴法称为调整补贴。因补贴而封闭的油层需重新动用时重新补射孔即可。利用波纹管补贴封堵射孔孔眼与化学堵剂封堵关闭的油层配套进行,可使调整开发层系取得更理想的施工效果。(3)封堵高含水层段油井含水高,这种高含水将随油田注水开发时间的增长而增高,而处理高含水井况,往往用机械卡堵即双封隔器卡堵高含水层段,其结果是高含水部位被卡堵,而低含水部位的油也同时被卡堵产不出来。另一方面双封隔器堵水因其工具及配套配产(水)器所限,一般一次工艺管柱只能卡堵 5~7 层,而又受工具寿命所限,往往需起下管柱更换堵水工具,所以费时费力,成本较高,而效果也并不理想。利用波纹管补贴封堵漏点有许多优点,可以用波纹管代替封隔器堵水,而波纹管只封堵高含水部位,低含水部位则被释放出来发挥作用。所以波纹管堵水的前景将是广泛的。经补贴法修复的套管补贴井段,套管内径减少约6~7压能力基本可以达到或接近原套管完好时的承压能力,基本不影响一般下井工具的起下作业,因此补贴完成后的修复并完全可以进行正常生产。油井以 5管为例:油层顶部套管破损外漏补贴修复后,原套管壁厚 6.2管内径为 139.7-2×6 .2=127.3补贴后套管内径减少 6.6 则为 127.3-6.6 =120.7油层部位套管壁厚 7.72,补贴后剩 117.66基本不影响Φ70油泵和 Φ114具的起下。(三)补贴工具全套补贴工具由(自上而下)滑阀、震击器、水力锚、双作用液压缸、止动环、拉杆(波纹管)、安全接头、刚性胀头、弹性胀头、导向头组成。(四)操作步骤(1)补贴工具入井连接顺序(自上而下)油管柱、滑阀、震击器、水力锚、液缸、波纹管(波纹管内穿过活塞拉杆、加长杆、安全接头)、刚性接头、弹性胀头、导向头。滑阀以上接一根 1~1.5m 长提升短节。(2)配制固化剂补贴工具、波纹管连接完毕,开始下井前 15制固化剂,粘接剂与固化剂配比为 2∶1,充分搅拌均匀后,向波纹管外部的玻璃丝布上涂抹固化剂,涂抹应均匀,无漏涂现象。波纹管过长时,可边下井,边涂抹固化剂。注意固化剂涂完后 6h 内需完成补贴,否则固化剂将固化,固化后再补贴,密封效果变差,并且固化后的固化剂变硬,将影响补贴的波纹管的胀圆,甚至会造成卡阻胀头等事故,因此超过 6h 不能补贴时,应起出补贴管柱,处理固化剂后重下补贴。(3)下补贴管柱将连接好的补贴工具、波纹管缓缓提起,导向头对正井口,缓慢下放入井。提吊补贴工具、波纹管时,应注意保护工具的加长杆、拉杆不被压弯,波纹不被划碰。波纹管超过 10m 长时,应先用卡盘卡紧下井,然后将拉杆、加长杆穿入波纹管,再一同提起,连接下部安全接头、胀头等。所有入井油管、补贴工具的连接旋紧扭矩应不低于 320N·m,螺纹应涂抹防粘扣密封脂。补贴工具的弹性胀头通过井口困难时,可用卡盘收拢球瓣工作面,然后入井。补贴工具下井后,下放速度一般不超过 1m/s,遇阻后应右族管柱,不得猛顿猛放。4h 内应下完管柱。(4)补贴①波纹管下到补贴井段后,核对补贴管住深度,波纹管中部应对正补贴井段中部,补贴深度误差不超过±0.2m ,校核管柱悬重并记录备案。悬重误差不超过 0.5%,井口最后一根油管方余不超过 1.5m。②加深油管 1.5m ,连接井口及地面流程管线,地面流程管线为硬管线,配 3 组以上活动弯头,以便上提管柱时地面管线可自由提高。地面流程试压压力为补贴工具最高工作压力,稳压 5 力降不超过0.5合格。③开泵循环工作液 1~2 周,正常后,上提管柱 1.5m,关闭滑阀。④补贴方法:a.连续憋压法补贴。工作液循环正常后,关闭滑阀,管柱内憋压。升压应缓慢,升压程序为 105582般不使用 35最高工作压力,当压力点达 25.2,各稳压 2~5后达 32,应最少稳压 5般情况下,压力达 32,补贴已经完成,即活塞拉杆第一个 1.5m 行程已回缩完成,已将波纹管胀大胀圆约 1.5 m 长距离。32力稳压完成后放净管柱内压力,缓慢上提管住,悬重应与补前管技相同,或略有 2 ~3200~300再次拉开活塞拉杆的悬重增加,上提行程不超过 1.5m,但也不应低于 1.4~1.45m 。使活塞拉杆被第二次拉出,做好第二行程的憋压补贴。上提 1.5m 行程正常后,即可开泵憋压按上述升压程序完成第二行程的补贴。重复上述憋压、放空、上提 1.5m ,憋压、放空、上提 1.5m 程序,一直将入井波纹管完全胀开胀圆,完成补贴。b.憋压连续上提法补贴。憋压连续上提法补贴,就是第一行程需经水力锚定位波纹管,靠液缸将液压力转变成胀头的机械上提动作,实现对波纹管的胀挤。之后,上提管柱 1.5m 行程,水力锚已对波纹管失去定位作用,而已胀圆补贴在套管内壁上 1.5m 的波纹管,已具有相当的摩擦阻力,使波纹管相对稳定不动。此时即可用连续憋压法完成以后长度波纹管的补贴,也可使用连续上提法完成对余下的波纹管的胀挤补贴。而连续憋压法实施时相对麻烦些,需放空、上提、憋压、稳医,并且憋压时,胀头上升过快,对波纹管的挤胀作用时间太短,特别是补贴最后一行程,胀头弹跳波纹过快,不足以消除波纹管的弹性应变力,波纹管上端口容易回弹造成卷边。而采用连续缓慢上提完成补贴,可减少上述麻烦与可能发生的工程问题,因此现场施工时,往往采取憋任连续上提进行补贴,此法还有一优点,就是很容易观察判断补贴正常与否。波纹管下到补贴井段后,用憋压法完成第一行程的补贴,之后,放净管柱压力,缓慢上提管柱,在 1.5m 的空载行程内(即再次拉开活塞拉杆的行程),管柱悬重应无明显变化,只稍微增加 2~3活塞拉杆拉开的摩擦阻力。当行程已达 1.5m 时,管柱悬重已开始增加,一般情况下,当悬重增加较明显,已超过管柱净悬重 10上时,说明第一行程补贴已发生作用,上提补贴已开始,即胀头已对波纹管余下的长度做功,此时保持 100内的上提负荷完成补贴。上提补贴,必须憋压完成 1.5m 的补贴后才可使用,上提应缓慢。一般不超过 0.1m/s,提到波纹管上端口 1m 左右时,应控制上提速度在0.05m/s 以内,提到端口时,停止上提,使胀头稳定挤压波纹管端口,稳定时间不少于 10提法补贴时,应严格注意管住悬重变化,发现异常应立即停止上提,判明情况处理正常后,可继续上提完成补贴。⑤补贴情况判断与处理。判断补贴是否成功,尤其是判断第一行程的憋压补贴是否成功,对余下的波纹管补贴至关重要。a.第一行程憋压补贴后,上提管柱 1.5m 行程即再次拉开活塞拉杆的行程,指重无变化,亦无拉开拉杆的微小悬重增加(约 2~4可能是第一行程的补贴动作未发生。这种情况可能是液缸进液孔被堵塞,液缸内无液压,拉开未收回,此时应停止任何形式的补贴,起出管柱,检查、清洗补贴工具、然后重下补贴。b.第一行程憋压补贴后,上提 1.5m 行程后,管柱悬重增加不明显或增加不多(低于 10能是波纹管内径较大而弹性胀头工作面外径较小,补贴波纹管对套管贴补不牢,上提时波纹管随管柱一同上行。这种情况也应起出管柱、工具,检查、清洗工具更换波纹管,选用相互配套的波纹管、弹性胀头,重下补贴。c.第一行程憋压补贴完成后,上提 1.5m 空载行程时,管柱悬重有所增加,或刚一上提悬重即有所增加,说明第一行程憋压补贴未完全完成,可能是弹性胀头遇卡阻(井口小物件落井卡胀头),或弹性胀头工作面尺寸与波纹管内径不匹配,外径过大胀头只将波纹管挤开少许部分而遇阻卡。这种情况应在某一深度位置再次试提,悬重增加明显且又较快而又在 1.5m 行程内,说明弹性胀头确实遇卡阻,应停止上提,设法倒开安全接头,收回以上工具及管柱,处理波纹管然后打捞胀头部分。(5)候凝固化补贴全部完成后,起出补贴工具、管柱,候凝固化时间不少于 48h。(6)检测补贴深度位置候凝 12h 后,可以进行井径仪测井,检验核对补贴深度位置,测井深度为补贴井段上、下 20m 内,并重复测井一次,横向比例 1∶200,测井后现场解释结果给出波纹管上端面深度、补贴井段波纹管补贴的最大、最小、平均直径等数据。(7)补贴井段试压补贴井段试压,是检验补贴效果的一种重要措施指标,一般常用双封隔器加节流器的管柱结构进行试压。管柱结构(自上而下)为:油管柱、扩张式封隔器、油管、节流器、扩张式封隔器、尾管、丝堵。封隔器上、下卡点避开套管接箍,距波纹管上、下端 1.5~3m。试压时,按要求进行。稳压 30力降不超过 0.5 合格。二、取换套管技术取换套技术较早是修复浅层套管破裂和变形的。近几年通过进一步的完善和发展,可以修复深部套管变形和错断、破裂井,而且具有其他修井工艺技术无可比拟的优点,可以完全恢复原井的一切技术指标和功能。取换套技术的原理是:利用套铣钻头、套铣筒、套铣方钻杆和套铣液,套铣套管外岩石和水泥环至套损点以下,采用倒扣或切割的方法,取出已损坏的套管,下入新套管对扣或补接并固井。(一)套铣管柱深部取套的管柱结构为套铣头+套铣筒+六棱方钻杆。(1)套铣钻头①基本结构形式。套钻钻头有二种结构形式。一种是套铣水泥环专用钻头。另一种是套铁查管外村隔器及下断口专用钻头。②套铣钻头基本技术参数③套铣钻头结构特点。Ⅰ型套铣钻头本体下端为 6~8 个牙齿,齿间留有较大的导流通道,齿面刀尖厚16右,刃尖角约为 14.5°,切削角为 85°左右。齿顶刃形略呈斜面,外侧面均镶有 10的硬质合金块。这种钻头切削性能较好,利于工作液循环,铣钻综合性能很好。套铣钻头接头为 85/8杆正规扣型、可与套铣筒直接连接,也可以加保护接头后再连接。Ⅱ型套铣钻头下端面制成 18 个带锥度的牙形,牙齿内外均镶焊硬质合金块,有利于钻铣管外封隔器胶筒和迭片,以及套管断口处的断裂的突出物和水泥环。(2)套铣筒大通径套铣筒是加深套铣的主要用具,完成套铣深度后,在筒内完成新旧套管对接,因此,其结构形式、材质等必须符合套铣要求。③结构特点套铣筒用 85管改制而成,上下两端配装钻杆接头,这种螺纹抗拉强度较高,工作负荷达 3120性较大,不直度较小.稳定性较好,套铣过程中,钻杆柱即套铣管串所受扭转剪应力与受钻压弯曲应力的安全系数可达 3 以上。用这种大通径套铣筒与大方钻杆配套套铣,可将套管完全装在套铣筒内,因此可以大大减少套铣钻进时间。(3)套铣方钻杆套铣方钻杆是传递转盘扭矩的直接专用钻具,也是初始套铣第一根井下套管的直接套铣筒,在整个套铣过程中,起呈上启下的关键作用。(二)泥浆性能深井取套有以下特点:①套铣管柱外径较大,与井壁的接触面积大,上起管柱的摩擦力较大,易卡钻。②套铣经过水泥帽、泥浆长期浸泡的地层和固井水泥环,泥浆钙浸严重,地层易坍塌。③套铣钻头内径较大,没有水力破岩的作用,是纯机械破碎,对泥浆的流变性要求较低,但对清洁井底和携屑性要求较高,以防钻头泥包和卡钻。(三)套铣管柱强度计算深部取套专用套铁筒强度的最弱之处是丝扣根部,为了解决这一问题,设计使用了套铣筒专用接头,经现场实践证明,提高厂套铣筒的整体强度、但是,这种变扣接头质量要求高,组织加工及现场施工都不方便,经常因一个接头质更不稳定,导致整个套铣管柱失效,从而误工误时,影响施工。为此,设计这种外加厚型的特制套铣筒。这种套铣筒自身丝扣类似于钻杆扣,套铣筒直接相连即可,满足施工要求,从而可取消现有的专用变扣接头。套铣筒参数为:外径 D=219.1径 d=196.2厚 δ=11.43,材质 P- 110 套管,屈服强度 σs= 77.3kg/加工工艺及金属热处理与 P-110 套管技术参数相同,只是两端扣型重新设计,锥度 1∶8,每英寸 4 扣。
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