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修井成果总结

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大修技术 欠平衡钻井 修井作业
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“九五”以来的修井技术成果总结编写:李德元井下作业公司生产技术科2000 年 01 月 16 日目 录、、 引言、、 修井技术取得的主要技术成果1、 套铣解卡打捞技术2、 修套补套技术3、 取套换套技术4、 修井机钻井成套技术5、 修井工具的研制、、 存在的问题及建议、、引言随着油田的开发,因套变、套损引起的修井问题正越来越多地引起了人们的注意。因此,今天的修井,已不仅仅局限于那些常规磨铣、打捞方法,更多地,应该将那些需要套铣解卡才能进行的打捞作业,经整形、切割、磨铣、补接等手段完成的修套补套、取套换套作业以及套管开窗定向侧钻、老井重钻、井眼延伸、老井加深作业称之为“大修” 。这类 作业,集中体 现了大修以“ 钻 、磨、铣、割、套”为手段的主要工艺特征。本文所要论述的,正是“九五” 以来形成的套 铣解卡打捞技术、修井补套技术、取套换套技术、修井机钻井技术和小井眼修井及井控技术。、、 修井技术取得的主要技术成果1、套铣解卡打捞技术这项技术的核心内容是“套铣” 。它是解除各 类卡钻的主要技术手段。修井作业中遇到的卡钻、主要有四种类型:一是油水井生产过程中造成的油管、井下工具被卡,如砂卡是经常遇到的一种卡钻。二是作业过程中人为造成的卡钻,如落物卡钻。三是因套管变形和错断造成的卡钻。四是因工具质量问题如封隔器等井下工具不能正常工作造成的卡钻。而所有的卡钻,经上提下放活动、震击、试图建立循环等手段不能奏效时,只能采取倒扣套铣解卡的方法。表一反映了“九五” 以来用套 铣法处理的大修井情况。九五”以来套铣解卡施工 统计:表一井号 套铣原因 套铣筒规范 使用井段(m) 套铣效果 备 注仙 2 井 落物被卡 4" 41/2" 4 3/4" 次打捞成功七芯一井 封隔器卡 4 1/2″ 次打捞成功砂 29 井 落物砂埋 4 1/2″反扣 段套铣,打 捞成功 一次下井 40 米狮 24 井 取套 8 1/8" 4 1/4" 捞成功 一次入井 180 米砂六井 钻杆卡 4 1/2" 效跃 327 井 套胶塞 5 1/2" 铣打捞一次 成功砂 15 井 落物卡 4" 铣打捞一次 成功跃 73 井 落物卡 8 1/8" 铣打捞一次 成功跃 Ⅱ 物被卡 4 1/2"反扣 段套铣打捞 成功狮 32 井 落物被卡 4 1/2" 捞出油管及 切割弹南五井 怀疑落物 4 1/2" 效跃 3孔枪卡 5 1/2" 铣解卡跃 Ⅱ 落物 4 1/2" 效(二次) 套铣管断咸芯 1 井 套落物 4 1/2" 效跃 30 井 套桥塞 4 1/2" 套铣解卡 动力钻具梁 4 井 套桥塞 4 1/2" 铣解卡跃Ⅱ754 落物被卡 4 1/2" 铣解卡冷七 1 井 封隔器卡 8 1/8" 达到目的 (二次)(续表一)井号 套铣原因 套铣筒规范 使用井段(m) 套铣效果 备 注南十井 落物被卡 5 1/2"反扣 铣 解卡,一次捞出 一次入井 40 米南六井 封隔器卡 4 1/2" 3007 套铣无效南六井 油管卡 4 1/2" 铣解卡跃 Ⅱ 铣取套 8 1/2"+7 5/8" 铣 切割捞出552 米 一次入井 120 米南六井 油管卡 4 1/2" 铣 解卡, 捞出 2 根 一次入井 3 根跃 13割 8 1/2" 铣 跃 4物被卡 4 1/2" 效 跃Ⅱ345 落砂管卡 4 1/2" 出 一次入井 14 根跃Ⅱ345 落砂管卡 4 1/2" 出 49 米七 3 落物被卡 4" 铣后捞出 1根从表中的数据可以看出,套铣技术得到了广泛的应用。狮 24 井的套铣,具有一定的代表性。该井在大修施工中,经机械切割、爆炸切割、打捞等方法取出井内 5 1/2″油层套管3526 米后,一次下入 8 1/8″套铣管 180 米,自井深 3526 1/2″套管,总结出了一整套在深井长筒套铣的现场实施办法。包括套铣工具选型、套铣钻进参数和水力参数优选操作应遵循的原则等。几年来,我们成功地在 28 井次的大修作业中实施了套铣技术。在施工中逐步完善了以 8 1/8″套铣管大井眼管内套铣套管、裸眼井套铣套管、5 1/2″、5″、4 1/2″、4″套铣套筒内套铣钻杆、油管、桥塞、封隔器的套铣技术实施方案。在 28 井次的套铣作业中,达到套铣解卡目的的有 24 井次,施工成功率达到86%。这项技术的实施要点如下:1、 套铣参数的选择,应以最小的蹩跳、最快的进尺、井下最安全作为选择标准;2、 根据地层的软硬及磨铣物体的材料、形状、选用磨铣型或切削型铣鞋;3、 必须保证足够的套铣排量。若排量无法保证时,可适当控制套铣速度,进尺不宜太快;4、 以低钻速套铣(40~60r/5、 套铣时每套铣 3~5 米进尺,应上提活动一次,连续套铣 20 小时以上~30 小时时,应起钻检查套铣筒,并上下倒换铣管,以免下部套铣管疲劳破坏;6、 套铣管下井前应做仔细检查。现场应检查的内容是:套铣筒外观无变形、无伤痕;级同步螺纹扣(矩形扣),应以倒角部分无明显圆度,齿高无明显磨小为正常;形扣)双级同步螺纹齿无明显圆度为正常;双级扣止推公肩磨平或扣本身磨损较多时,有可能导致套铣过程中的造扣、拱扣和胀扣, 应严禁下入井内;7、 套铣筒应尽快建立使用共帐,入井工作时间累计100 小时的,应对管材探伤,重新车扣后方能使用。2、“修套补 套技术这一技术的内容包括套损类型的判定、套管整形和套管补贴三个部分。修井作业中经常遇到的套管损坏主要是套管的变形破裂和错断。如地层蠕动、出砂、泥页岩水泥膨胀引起的套管变形和错断,射孔、压裂过程中造成的套管破裂等。对于套管变形井,按其变形量的大小,实施了机械整形和梨形铣鞋磨铣方法。如狮 24 井采用双向式胀管器对 9 5/8″套管 处的变形实施整形,为顺利下入 81/8″套管创造了良好的井眼条件;咸芯 1 井用 φ117形胀管器对该井 5 1/2″套管 的变形实施了整形施工。在现场实施中,我们总结出了一些成功的经验:一是对变形量较小的井、外力作用已经消除的井,使用偏心辊子整形器效果较好。二是梨形胀管器和长锥面胀管器,整形级数按 2增,并配合适当的上下击工具。一般情况通过突然刹车形成的钻具弹性伸长实施整击,效果较上提下砸方法明显。三是用梨形铣鞋磨削套管较小的局部变形风险较大,工具选择上宜选择磨料粒度小,磨铣接触面较长的工具。四是磨铣参数选择适当,避免出现单点磨铣。对于套管错断井的处理,如错断位移不大,采取下扶正器注水泥浆方法。如果井况允许,错断井、破裂井还可采取拔套管、回接的施工工艺。对于套管补贴,近几年来先后在红 108 井和跃Ⅳ上采用了常规套管补贴技术。补贴施工总结如下:1、 做好井筒预处理工作,包括测井、刮削、洗井和通井。2、 选择合适的补贴工具,掌握工具的技术参数。3、 准确丈量管柱,确认下深无误时方可进行补贴。3、取套换套技术这一技术的核心内容是切割、打捞和补接。 “九五” 以来我们在多口井上采用了包括水力割刀、机械割刀、聚能割刀在内的多种切割方法,并实施了多次切割打捞同步作业,表二反映了“ 九五”以来切割技 术的实施情况。统计资料显示,在总共 17 井次的切割中,有 16 次切割达到了目的。狮 24 井经机械内割刀、聚能割刀切割后,自 3526米以上分三次捞出 5 1/2"套管,跃 13在回接套管前,在 6米范围内实施了切割打捞同步作业,取出 5 1/2″套管 ,形成了一个规则的鱼顶形状,为铅封补接器顺利实现回接提供了技术保障。在倒扣打捞施工中,和传统的倒扣方法相比,切割技术更显现出了无法比拟的优越性。仙 8 井在油管传输射孔时发生炸枪卡钻事故,经 2″聚能割刀的爆炸切割,井内只留下了 落鱼;南十井注水泥时将油管固住,应用爆炸切割方法,一次取出 2 1/2″油管 3049 米,井内只留下 落鱼,为后来一次套铣解卡提供了技术保障。通过切割技术的实施,我们总结出了以下经验:1、 使用内割刀时,应避开接箍。2、 正转下放割刀,使卡瓦与切割管柱内壁咬紧。3、 正转切割时逐渐加压,下放方入应以毫米控制。4、 实施切割打捞同步作业时,割刀上部所接小钻杆的长度应等于切割位置到鱼顶处的长度,这样联接在小钻杆上部的打捞矛才能抓住落鱼。5、 外割刀使用前应预先根据切割落鱼规格选择相应的外割刀和卡紧套装配好。6、 聚能割刀切割时,给被切管柱一个拉力,是切割成功的关键。一般应比切割点以上管柱重量多提 2,使管柱处于受拉状态。然而,我们也认识到,不能准确地测出卡点,给切割技术更广泛地实施造成了一定的局限性。有些井上,只能根据卡钻原因分析推断卡点;有的井上,完全属于盲目切割,误工误时现象较为突出。具体实施的切割作业井明显见到成效的只占33%,其它井均是在卡点不清楚的情况下分段切割。但仅以切割而言,成功率高达 98%,这一技术是成熟的。表二:“九五”以来切割技术实施情况统计井号 切割目的 切割类型 切割对象 切割井深 效果狮 24 井 取套 5 1/2"机械内割刀 5 1/2"套管 功狮 24 井 取套 5 1/2"机械内割刀 5 1/2"套管 割后捞出 102 根狮 24 井 取套 5 1/2"聚能割刀 5 1/2"套管 2600 切割后起出 2600 米跃 12 井 取套 5 1/2"机械内割刀 5 1/2"割后取出 20 根跃 12 井 取套 5 1/2"机械内割刀 5 1/2"割后取出 4 根跃 12 井 取套 5 1/2"机械内割刀 5 1/2"98 切割后取出 2 根跃 12 井 取套 5 1/2"机械内割刀 5 1/2"06 切割后捞出跃 12 井 取套 5 1/2"机械内割刀 5 1/2"36 捞出 17 米 跃 12 井 取套 5 1/2"机械内割刀 5 1/2"42跃 12 井 取套 5 1/2"机械内割刀 5 1/2"55 捞出 13 米 跃 12 井 取套 8 1/8"机械外割刀 5 1/2" 出 12 井 取套 5 1/2"水力内割刀 5 1/2"55 捞出 12 井 取套 5 1/2"机械外割刀 5 1/2"55 捞出 27 米 南十井 打捞 2"聚能割刀 2 1/2"油管 3138 切割成功南十井 打捞 2"聚能割刀 2 1/2"油管 3094 切割成功跃 13套 5 1/2"机械内割刀 5 1/2"出 仙 8 井 打捞 2"聚能割刀 2 1/2"油管 出 套 7"聚能割刀 7 1/2"584 未成功( 卡点不清 )套管补接器补接换套方面,在跃 13上得到了成功的应用。 该井采用了铅封注水泥补接器,井对鱼顶进行套、磨、切割后实施了 5 1/2″套管的顺利回接。现场施工中,主要注意的几个问题是:1、 工具连接前仔细检查铅封总成处于自由状态。2、 准确丈量下入套管长度,计算自重作用下套管伸长量,尽量将最后一根套管接箍调整到外层套管接箍面以上。3、 夹紧套管、压缩铅封是成功实施此项技术的关键工序。4、 下放管柱打开通道实施注水泥工作,提起管柱座封侯凝,具体下放、上提吨位应充分考虑井筒浮力、因井斜等原因造成的摩擦力,并根据井口连通与否、泵压变化、注入水泥后回压变化情况判断。5、 套管回接可选择的工具和方法还有用卡瓦捞筒改装的补接工具,用套铣管改装的补接工具,较铅封补接器补接更为简单,更具可操作性。这一技术的设计依据和操作程序在九九年南 8 井的设计中有所体现。经论证,有实用意义,可作为储备技术。4、修井机钻井成套技术这一技术包括了在修井设备条件和井眼条件限制下的钻头选型、水力钻井参数设计、防斜钻直、钻井液现场处理及维护、钻 井修井的井控工作等。修井设备条件包括修井机的大钩额定载荷、水龙头最大耐压能力、冲管直径、钻台高度、传动部分最大扭矩、 、循环系统的净化、泵功率、提供排量能力等。井眼条件指新钻井、老井扩眼、老井加深及套管井延伸钻井。 “九五”期间用 井机共进行了三口浅井的钻井工作,四井次扩眼钻进作业,三井次的下套管完善井眼作业。表三反映了这一工作的开展情况。所形成的技术如下:1、 钻头选型方面:考虑了修井机传动部分不能承受较高工作扭矩的实际,充分考虑了循环系统不能充分净化,无法提供较大施工排量的实际,以及所钻井多为浅井,不能施加较大钻压的实际。在施工中,选用了牙轮钻头。因为牙轮钻头以冲击压碎和滑动剪切为主要破岩方式,牙齿与井底的接触面积较小,比压高,工作扭矩小。牙轮钻头型号上,选用具有保径齿的, 钻头牙齿较长的钻头,可避免因排量较小造成钻头泥包,钻头齿较长可在浅部软地层提高机械钻速,同时消除水力举升力托压,在钻具重量轻的情况下尽量将钻压加够,使钻头完全接触地层。刮刀钻头在扩眼作业中较为适用,但因其破岩方式为切削破岩,产生较高传动扭矩,在排量无法满足时井底净化不完全,形成重复钻进,不适应于目前条件下的钻井扩眼作业。金刚石钻头钻头以剪切,预破碎(开槽效应),梨削、磨削为破岩方式,对井眼条件要求较高,其低钻压高转速工作方式只有在动力钻具钻井中才能满足,然而,目前修井 机配套的循环系统机泵条件,不能满足动力钻具所要求的工作排量。2、 水力参数,钻井参数设计方面。重点在钻具组合,钻头喷嘴组合,优化钻井参数上做了一些工作。钻具组合上目前所能提供的最大钻铤为 4 3/4″(70 米)全部重量 。排除浮力影响,重量只有 3 吨多。按照防斜打直井要求钻压按钻铤的 80%施加的要求,根本无法提高机械钻速。因此,在现场针对井浅、地层较松软可钻的特点,重点放在水力破岩上。合理选择钻头喷嘴,在提高排量受到限制的情况下,通过减小喷嘴的总液流面积来提高泵压从而增加钻头的比水功率,提高机械钻速。通过三口井同样条件下的喷嘴组合实验,有以下经验:1、 采用两小一大喷嘴,效果优于三个等径喷嘴(南浅31 井)。2、 不等径双喷嘴优于三个等径喷嘴(南浅 31 井和南浅 53 井比较结果)。3、 采用中长喷嘴优于普通喷嘴(南浅 31 井结果)。南浅 31 井钻进中,选用了 φ128108大了喷嘴直径的差值(通过以上工作,较大地提高了泵压和钻头的比水马力,水力能量直接参与破碎井底岩石,机械钻速成倍增加,效果十分明显。因此,受设备条件、钻具组合类型限制,钻压、转速不能有所改变的情况下,最有潜力可挖的就是钻头比水功率对机械钻速的影响。在钻井参数方面:软地层钻井中,增加转速比增加钻压对提高钻速的作用要大,中硬地层以中等转速和中高钻压配合来提高钻速。在南浅 31 井的钻井参数优选时发现,钻压一定的情况下,将转速从 50r/高到 80r/,钻井速度明显加快。这一点和牙轮钻头的剪切破岩有关。在现场,因为钻具较轻,靠钻具重量施加钻压不是太现实,只要保证在消除方补芯托压(修井机钻井普遍存在,和井架结构有关)和水力举升力托压(特别是扩眼井,井径缩径,钻头易泥包情况存在)的情况下,施加真实的钻压即可,重要的工作放在如何选定合理的转速方面。防斜钻直应以开眼直为主要工作。主要是设备安装后井架天车、滑车、转盘三点一线。用方补芯能否顺利卡入转盘来衡量。钻井液的现场处理与维护净化方面,采用稳定性好、处理程序简单的钻井液是一个方面,用加重漏斗等改制处理也有一定的效果。目前可以实现一级固控,对降低钻井扭矩和摩阻、减少卡钻、增加井眼稳定性、延长钻头寿命、改善下套管条件、减少设备磨损具有一定的实际意义。井控工作的形成和发展,主要表现在以下方面:1、 修井作业中发生井喷的可能性依然存在。随着作业领域的拓展,浅层气井控制也是我们面临的一大首要问题。而井控设备不能实现液压控制,钻具内防喷工具缺少也是一个现实的问题。2、 根据现有能力,尽量做好一级井控工作,主要是在作业前详细掌握施工井的地层压力、气层位置及压力,注水井最大注水压力、漏层及异常高压层位置、确保合理的钻井液、修井液密度。3、 加强井控培训,严格按井控管理规定的要求做好各项井控工作。4、 对防喷器的安装、试压、钻杆下旋塞的使用都在施工中有了真正的体现。5、 根据不同的作业类型,总结出了一套适合现场操作的关井程序。这些工作的开展,使公司的井控管理水平上了一个台阶。表三: “九五”以来的钻井工作井号 作业类型 钻头尺寸及型号 井深 套管规范及下深 备注跃 73 井 扩眼下套 管 8 1/2" 460 5 1/2"× 钻井 8 1/2" 50 5 1/2"× 井 扩眼 5 7/8"8 1/2"900 4 井 扩眼 5 7/8" 000 7 井 扩眼 8 1/2" 507 扩眼 5 7/8" 挂尾管 "×(3 扩眼 8 1/2" 86 5 1/2"×482 1 扩眼 8 1/2" 06 5 1/2"×501 3管回接 2903 5 1/2"×2903 3 井和南浅 31 井为扩眼加深钻井。综上所述,我们认识到:1、修井机用于钻井、扩眼下套管,其设备性能完全满足施工要求。2、形成的技术对下步进行套管开窗和定向侧钻具有十分重要的意义。3、在这一技术的具体实施中,还形成了修井设备条件下如何安装摆放循环系统,如何顺利下套管,如何钻鼠洞以及一开钻井、撬装泵固表套等多个实用技术。限于篇幅,不一一加以说明。5、修井工具的研制加工形成了一定的能力。随着 质合金复合材料堆 焊焊条的广泛 应用,近年来对磨铣工具、套铣工具可根据施工具体情况、自行研制加工。目前,已经形成加工、修复各种尺寸平底磨鞋、凹底磨鞋、套子磨鞋、切削型套铣鞋、研磨型环形铣鞋的能力。并逐步总结出了一整套加工、修复过程中对坯件清洗、车制、预热、涂熔剂、堆焊打底层厚度、堆焊硬制合金焊层、保温、冷却等的参数和方法。、、 存在的问题及建议:1、有些技术在实施过程中受到设备的限制,还需进一步做工作,才能更好地见到效果。如长筒套铣技术、浅井钻井技术等,受循环系统的限制较多;在大套管井、长裸眼井中,不能保证足够的排量和返速,净化和处理能力也不能满足现场施工要求,经常造成重复作业,甚至发生卡钻等事故。适当增加投入,配套较大功率的泥浆泵和承压较高的水龙头,可望进一步发挥作用。2、任何一项技术的实施,最重要的是现场技术管理工作要跟上。 “九五”以来的实践表明,技术管理工作不落实、不扎实的现象依然存在,这在很大程度上影响了技术实施的进度,技术优势得不到充分的体现。3、近几年的油田开发中,定向水平井钻井已经成为事实,修井技术方面应尽早做好对这类井实施大修施工的技术准备。4、油田开发后期,老井的利用将会有所增加,老井重钻、延伸钻井等,带来的一系列问题,特别是小井眼修井方面的技术问题将会越来越多,应尽早开展此项工作。5、侧卡、软打捞、防掉套铣、打捞套铣、连续有关技术等属于修井行业较为先进的处理手段,在条件成熟时应该有所考虑。
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