【修井】套管加固关键技术
油气物联
套变井打开通道,捞尽井内落物后,套管强度降低须进行加固处理,常用的是补贴加固。补贴加固的优点:一是可降低套损井段复位通径的减小量；二是能防止套损井段进水成为成片套损源；三是补贴加固成本低。缺点是加固修复后,井眼内通径仍有一定的减小。
主要对补贴加固技术进行了详细讲述,并希望通过本章的学习掌握如下内容：
(1）不密封加固的原理及工艺过程；
(2）密封加固的原理及工艺过程；
(3）补贴技术的原理及工艺过程。
一、不密封加固
1、工艺原理
加固管上部连接丢手接头和加固器,投送管柱将加固管和加固器送至已扩径的套损井段后,投球打压,使加固器中的防掉防顶卡瓦张开,紧紧咬住套管内壁,同时,丢手接头在压力作用下脱开,可与投送管柱一起起出,加固管及加固器则留在需加固的井段中,起到对套变点加固的作用。
2、过程
(1）模拟通井:下入 118mm ×3000m 或列114mm× 8000m 通径规模拟通井,确保整形扩径后的套损部位无夹持力。
(2）测井:对套损井段进行X-Y井径测井,根据测井曲线选择上下加固点,确定加固管长度。
(3）用油管将加固器和加固管送至加固井段,然后进行磁性定位测井,校正加固点的位置,确保加固管的下深准确无误。
(4）投球打压12-15MPa,使加固器卡瓦张开,紧紧绞住套管内壁,憋压至20MPa,剪断销钉,起出丢手接头和投送管柱。
3、常见问题及处理方法
(1）加固管下不到预定位置。加固管下不到预定位置大都因为变形点没有处理好,虽然梨形胀管器、铅模和通径规能够通过,但由于加固管较以上工具都长,如果变形段存在大段弯曲,加固管就下不到预定位置。这种情况下应起出加固管柱,下加长铣锥反复对变形点进行裁弯取直,直至加固管能够顺利通过。
(2）泵车压力不够,剪不断销钉,不能丢手。由于泵车管线刺漏,压力达不到要求,不能丢手的情况,以前曾发生过。解决该问题的方法是施工之前,对泵车进行试压,确定泵车无问题后再进行施工。
(3）不密封加固因加固管与套管壁之间有一定的间隙,其上部的悬挂装置也是卡瓦起固定作用,不能实现环空密封,因此,多用于油井套管变形的加固,不能用于水井套管错断的情况,因注入水仍将会从加固处漏失。
二、液压密封加固
1、工艺原理
地面泵车提供的压力通过加固器工具内的导压孔作用于活塞上,使活塞向上运动,缸体相对向下运动,产生两个大小相等、方向相反的作用力,推动上下胀头工作,将加固管两端的特制胀体挤贴到套管完好处,上提管柱剪断连接套,使管柱与加固管脱离,完成丢手,达到密封加固的目的。
2、工艺过程
(1）模拟通井:下入中118mm ×3000mm或³114mm×8000mm通径规模拟通井,确保整形扩径后的套损部位无夹持力。
(2)测井:对套损井段进行X-Y井径测井,根据测井曲线选择上下加固点,确定加固管长度。
(3）用加固管柱将加固器和加固管送至加固井段,然后进行磁性定位测井,校正加固点的位置,确保加固管的下深准确无误。
(4）加固:泵车缓慢打压至13MPa,稳压10mim,然后拉断连接套。下放管柱,如管柱遇阻,证明丢手成功。
(5）下试压管柱试压。管柱结构为油管＋K344-95封隔器＋喷砂器＋K344-95封隔器十尾管＋丝堵。对加固井段进行清水试压,压力15MPa,稳压30min压力不降为合格。
3、常见问题及处理方法
(1）加固管下不到预定位置。加固管下不到预定位置大都因为变形点没有处理好,虽然梨形胀管器、铅模和通径规能够通过,但由于加固管较以上工具都长,如果变形段存在大段弯曲,加固管就下不到预定位置。这种情况下应起出加固管柱,下加长铣锥反复对变形点进行裁弯取直,直至加固管能够顺利通过。
(2）液压密封加固只能加固套损井段小于10m的井,如果套损段超过10m 应考虑其他方法。
(3）试压管柱试不住压。试不住压主要有以下原因:
①泵车和泵车管线有刺漏；
②试压管柱有刺漏；
③加固管和套管之间没有密封。如果是前面两个原因,只要检查泵车、管线和试压管柱消除隐患就可以了。如果是第三种情况,则应取出加固管重新施工作业。
三、燃气动力加固
1、工艺原理
燃气动力密封加固是利用加固器端部的锥体使加固管端部的锚体扩径,完成密封加固,加固管本身内径不变。其原理是利用气缸内的火药燃烧产生的高温高压气体做动力,气体推动活塞运动,活塞带动中心拉杆与活塞外缸套做上下相对运动,拉杆和缸套的轴向力转化为锚体的径向力,在极短时间内,使锚体由弹性变形向永久性塑性变形转变,达到锚体和套管过盈配合,实现密封加固。该项技术目前在油田应用比较普遍。
2、工艺过程
(1）下入 列118mm×3000mm或中114mm ×8000mm通径规模拟通井,确保整形扩径的套损部位无夹持力。
(2）对套损井段进行X-Y井径测井,根据测井曲线选择上下加固点,确定加固管长度。
(3）用投送管柱将加固器和加固管送至加固井段,然后进行磁性定位测井,校正加固点的位置,确保加固管的下深准确无误。
(4）投棒加固。
(5）测 X-Y井径检查加固效果。
3、常见问题及注意事项
(1）加固管下不到预定位置。加固管下不到预定位置大都因为变形点没有处理好,虽然梨形胀管器、铅模和通径规能够通过,但由于加固管较上述工具都长,如果变形段存在大段弯曲,加固管就下不到预定位置。这种情况下应起出加固管柱,下加长铣锥反复对变形点进行裁弯取直,直至加固管能够顺利通过。
(2）投棒后炸药不能燃爆。投棒引爆时,井底炸药爆炸,井口应有反应,一般能听到响声,看到修井液滚动。如果没有上述显示,说明炸药没有引爆,需要起出加固管柱由专人检查加固器或更换加固器再进行重新加固。
(3）在油层内加固,加固端点必须选在夹层上。
(4）对于活动断口的错断井,必须先加固后冲砂,以免断口丢失。
(5）预置加固管时,必须将其放在断口以上,以免倒挂。
(6）燃爆密封加固适用于439.7mm,师146mm,中168mm套管,套损段小于15m均可加固,对长井段可分段加固。
四、现场应用实例
1、138-76井燃爆密封力口固施工实例
(一)井下情况
该井于1995年7月19日完钻,完钻井深1213.1m,套管规范139.7mm,壁厚6.20~7.72mm,水泥返高859.1m,人工井底1103.1m,射孔井段1006.4~1201.60m。
2003年3月12日堵水,下丢手管柱在899.7Im遇阻,起出丢手管柱,下铅模证实在898.94m处套管变形,变径为中106mm,堵水未成下完井管柱。
（二）情况分析
根据以上情况分析,井内无落物,898.94m最小通径列106mm,为典型的套变井。
（三)采取措施
X-Y测井显示在899.10m,套管错断破裂严重。根据测井情况,决定在 899.10m变形处实施燃爆加固,管柱结构如下:列118 加固管（内径108mm）＋燃爆式密封加固器＋少3mm。
(四)施工过程
(1）铅模打印证实899.10m变形,最小通径中107mm。
(2）用梨形整形器、长锥面整形器、笔尖铣锥等工具,多次整形各变点通径均达到120mm。
(3）φ118×5000mm模拟筒通井至1204.54m,无夹持力。
(4）测X-Y井径确定加固井管长度4100mm。
(5）下入4118×4100mm加固管,并使加固管中点位于899.10m。
(6）投棒加固,井口有燃爆显示。
(7）起出加固管柱,测 X-Y井径,加固段为897.05-901.15m,封固完:好,加固成功。
2、31-77燃爆密封加固施工实例
(一) 基本情况
该井于1998年6月29日完钻:完钻井深1252m,套管规范139.7mm,壁厚6.20~7.72mm,水泥返高1007.8m,人工井底1238.2m,射孔井段1085.4~1180.0m。
(二) 井下情况
2001年6月7日,井下作业分公司102队压裂施工,起出原井管柱,下压裂管柱遇阻,下刭118mm铅模,证实套管在1088.02m处变形,最小通径中110mm,终止施工。
完井管柱:下462mm油管111根,944mm泵1台,962mm师管、尾管、导锥各1个,抽油杆128根。
(三）施工过程
1.洗井
用60℃的热水反循环洗井,泵压4MPa,排量0.3m³/mim,洗井深度1058.86m,清水用量20m³。
2.压井
用密度1.5g/cm³、粘度55s的压井液反循环压井,泵压4MPa,排量0.3m²/min,压井深度1058.86m,出口密度1.49g/em³,压井液用量 20m³。
3.起原井管柱
起428mm光杆1根,22mm抽油杆101根,最后1根抽油杆接箍偏磨,最小通径31mm。上提负荷100kN,行程1.5m,倒出油管挂。起42mm 油管88根,最后1根油管底部螺纹脱扣,起出管柱总长840.84m。井内剩余落物2mm 油管23根,944mm泵1个,2mm筛管导、锥各1个,22mm抽油杆27根,44mm活塞1个。
4.刮蜡
下例118×320mm刮蜡器1个,73mm反扣钻杆84根,钻具总长 803.36m,刮蜡至井深803.66m,并用60℃的热水20m³洗井,用密度1.5g/em³,粘度 55s的洗井液正循环压井,泵压5MPa,排量0.3m²/min,出口相对密度1.49g/cm³,洗井液用量25m³。
5.打印
分别用列114mm平底铅模打印2次,钻具总长860.7m,遇阻深度分别为851.89m、858.39m,打印钻压20kN,起出打印钻具,铅模印痕分别为A22mm抽油杆公扣印和62mm油管接箍印。
6.打捞
先后采用中114mm 活页打捞器458mm滑块捞矛共打捞2次,共捞出 422mm抽油杆27根、44mm活塞1个、462mm油管23根、944mm泵1台、462mm 筛管导锥各1个。
7.打印
下490mm平底铅模1个,573mm反扣钻杆114根,钻具总长1090.14m,遇阻深度1083.96m,打印钻压20kN,起出打印钻具,铅模印痕为套管错断,最小通径 465mm。
8.整形
下 60~105mm笔尖铣锥1个,473mm反扣钻杆113根,*89mm反扣方钻杆1根,钻具总长1093.38m,遇阻深度1083.96m,反复上提下放旋转钻具,进尺0.2m。用密度1.5g/cm³,粘度55s的修井液正循环磨铣,磨铣进尺0.6m,磨铣至井深1084.56m,泵压5MPa,排量0.3m³/min,钻压10kN,转速507/min,修井液用量25m³。用106-120mm的梨形胀管器及462~120mm长锥面胀管器逐级整:形,共整形9次,冲程7m,整形深度1083.96m,夹持力由90kN降至10kN,均通过变点。
9.铅模通井
下4120mm平底铅模1个,473mm反扣钻杆124根,钻具总长1185.75m,遇阻深度1179.5m,打印钻压20kN,起出打印钻具,铅模印痕为砂印。
10.冲砂
下573mm反扣笔尖1个,73mm 反扣钻杆124根,钻具总长1185.94m,遇阻深度1179.5m。用密度1.5g/m³、粘度55s的修井液正循环冲砂,泵压5MPa,排量0.3m²/min,冲砂进尺58.7m,冲至深度1238.2m,即人工井底。
11.铅模通井
下中120mm平底铅模1个,73mm反扣钻杆124根,钻具总长 1185.75m,遇阻深度1179.8m,打印钻压20kN,起出打印钻具,铅模印痕为套管变形,最小通径109mm。
12.整形
用³108~120mm的梨形胀管器及42~120mm长锥面胀管器逐级整形,共整形8次,冲程7m,整形深度1179.8m,夹持力由 90kN 降至10kN,均通过变点。
13.模拟通井
下4118×600mm通井规1个,473mm反扣钻杆129根,钻具总长1239.24m,遇阻深度1238.2m,顺利通过套损井段至1238.2m,即人工井底。无夹持力起出钻具。
14.密封加固
下4118×6120mm加固管1根,壁厚5mm,114×3800mm动力工具1套,462mm油管2根,73mm反扣钻杆113根,钻具总长1090.2m,测井测磁性定位调整,钻具方余4.38m,加固井段1080.0~1086.12m。投入 438×1200mm铁棒-1个,5分钟引爆成功。起出井内管柱动力工具1套。
15.试压
下 462mm丝堵1个,尾管1根,K344-95封隔器1级,5mm偏心配水器1级,
K344-114封隔器1级,62mm油管113根,钻具总长1099.7m,下入深度1097.47m,试压井段1067.9—1087.8m,夹层试压用清水正打压15MPa,稳压30min,压力未降,试压合格。起出试压管柱。下462mm丝堵1个,尾管1根K344-114封隔器 1级,113mm偏心配水器1级,462mm油管112根,倒入油管挂,下入深度1093.0m,试压井段,井口至1083.83m,用清水正打压15MPa,稳压30min,压力未降,试压合格,起出试压管柱。
16.通井
下105×2500mm通井规1个,973mm反扣钻杆114根,钻具总长1094.84m。顺利通过加固井段至1095.14m。无夹持力,起出通井钻具。
17.替喷
下 73× 1500mm笔尖1个,73mm反扣钻杆130根,钻具总长1244.3m,下至深度1237.2m,用清水正循环替喷,泵压5MPa,排量0.3m²/min.清水用量30m³,出口见清水。
18.完井
下入462×500mm 笔尖1个,外54×620mm工作筒1个,962mm油管110根,管柱总长1051.62m,坐油管挂完井深度1053.82m。
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