塔河油田TK1210井井口套管磨損的處理及經驗教訓

李東輝，南玉民

（西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，新疆輪臺841600）

塔河油田TK1210井井口套管磨損的處理及經驗教訓

李東輝*，南玉民

（西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，新疆輪臺841600）

隨著塔河油田開發的加快，鉆井深度和周期隨之增加，特別是下完技術套管至全井完鉆的施工周期往往比其他井段用的時間要長，因此保護好技術套管，或者說防止技術套管磨損在塔河油田是一項重要工作。從塔河油田TK1210井井口套管偏磨的處理過程入手，分析了整個處理過程中遇到的問題，重點研究處理方案的確定和預防套管磨損的措施。

套管磨損；塔河油田；TK1210井；經驗教訓

1 概述

1.1 研究套管磨損的目的及意義

套管分為導管、表層套管、技術套管、油層套管和尾管等[1]，下套管的主要任務是在地層與井口之間建立可靠的聯系通道，并能可靠地封隔開油、氣、水層，為油氣井長期穩定有效地進行生產奠定基礎。尤其是技術套管，用來隔離坍塌地層及高壓水層，防止井眼擴大，減少阻卡，以便后續鉆進施工。技術套管還用來分隔不同壓力體系的地層，以便建立正常的鉆井液循環。它也為井控設備的安裝、防噴、防漏及懸掛尾管提供了條件，對油層套管還具有保護作用。下完技術套管至完鉆的周期往往比其他井段用的時間要長，一旦井口技術套管發生磨損，若處理不當則可能導致整口井報廢[5]，因此保護好技術套管，或者說防止技術套管磨損在鉆井施工中是一項特別重要的工作，直接關系到油氣井的壽命。

1.2 套管磨損的主要危害

（1）導致套管抗擠、抗內壓強度大大降低，極易導致套管擠毀，特別是在井口試壓及井控作業中；

（2）影響隨后的鉆井、完井及開采作業質量及安全性；

（3）一旦磨損的套管發生變形或擠毀，極有可能導致整口井報廢；

（4）套管磨損往往造成鉆柱外徑磨小，降低其抗扭和抗拉強度，從而造成鉆桿早期降級、外螺紋接頭扭斷、內螺紋接頭漲扣、刺漏等失效事故發生。

1.3 引起套管磨損的原因

（1）井身質量不合格，狗腿度較大，套管彎曲嚴重，鉆具與套管的磨損就越嚴重；

（2）鉆機基礎不平，特別是老井側鉆。之外由于鉆機基礎施工質量達不到要求，鉆進過程中發生基礎下沉，井口不正，造成套管磨損；

（3）部分老鉆機找正裝置不能正常運轉，井口找正困難；

（4）下完技術套管后鉆進速度一般較慢，施工周期較長，無疑加劇了套管的磨損；

（5）部分套管質量存在問題；

（6）鉆井井控設計不合理[2-3]，不能采取有效的套管防磨措施。

2 TK1210井井口套管磨損處理的方案及過程

2.1 事故經過

TK1210井是由公司60822XNC井隊施工的一口開發井，本井為四開結構，設計井深6040m。在進行三開鉆進中鉆進至5421.28m時因螺桿使用至后期泵壓異常起鉆，起鉆完檢修設備后換牙輪鉆頭下鉆，下鉆至6.92m（臺高6.7m）時遇阻反復多次不能通過，拆開防噴器檢查井口，發現9-5/8″套管在卡瓦座掛位置磨穿0.51m，套管變形。

2.2 處理方案

處理方案的確定必須使得恢復后的井口絕對安全，盡量保證井口套管的完好。根據之前施工概況可以確定井內及之前套管座掛時存在以下幾點：

（1）上開9-5/8″套管固井重疊段為500m（表套）。

（2）9-5/8″套管固井采用雙級固井，雙級箍在1968m，在二級固井后座卡瓦調整座掛噸位時上提下放行程變化小（變化不超過40cm），但噸位變化大（110～280t）。

（3）固井后聲幅值如下（125m以上未測出）：

25%～35%125～175m 200～225m

15%～25%280～290m 365～385m 470～520m

（4）從以上3條可看出套管本身自由段比較短，9-5/8″套管釋放后下沉僅為井口拉力下伸長及套管自重下回縮兩部分，自由段按125m計算回縮僅為22cm（實際有可能比這更小），如果釋放9-5/8″套管不會有大的高度下沉。

（5）9-5/8″套管聯頂節長為11.18m，入地3.19m，本身掏圓井能掏至聯頂節下部接箍。

根據以上5點，綜合考慮現場實際情況，制定出以下4套方案：

方案1：先割掉13-3/8″套管15cm驗證9-5/8″套管是否回縮下沉，若不下沉或下沉在允許范圍內，可直接割13-3/8″套管至9-5/8″套管第一、二根連接接箍，上部套管焊接并烤接箍卸扣，然后用一根整套管焊接并緊扣，然后先坐套管頭卡瓦，再反向上提套管頭30～60t，焊接13-3/8″套管固定套管頭，并在環空灌水泥，保證套管接箍密封。本方案若能實施，不存在后患，僅破壞13-3/8″套管。

方案2：先割掉9-5/8″套管損壞部分，然后卸掉13-3/8″×9-5/8″套管頭，取掉9-5/8″套管懸掛器，之后換一段完好9-5/8″套管與井口對焊（保證試壓40MPa），然后裝13-3/8″×9-5/8″套管頭，井口提9-5/8″套管30～60t，坐好卡瓦之后裝9-5/8″×7″套管頭恢復井口。試壓驗證密封性，試壓合格后繼續鉆進，若試壓不合格則將9-5/8″套管頭卡瓦焊在套管頭內腔保證密封，試壓合格后恢復鉆進。

存在的問題：由于破壞9-5/8″套管存在弱點，又未破壞13-3/8″，9-5/8″套管上提噸位有限且不好座掛，不能保證密封性能。

方案3：先割掉一部分13-3/8″套管，去掉13-3/8″×9-5/8″套管頭和套管頭卡瓦后再割去9-5/8″損壞部分，坐套管頭卡瓦再反方向上提13-3/8″× 9-5/8″套管頭30t，焊接13-3/8″套管固定13-3/8″× 9-5/8″套管頭，試壓合格后繼續鉆進。

存在的問題：（1）破壞13-3/8″套管。（2）整個井口下沉60～70cm。（3）井口多加裝一長度合適的升高短節。（4）完井裝井口流程需挖鉆機主基礎。

方案4：先割掉9-5/8″套管損壞部分，去掉9-5/8″套管懸掛器，直接安裝9-5/8″×7″套管頭鉆進，完井后若不回接則下150～200m左右7″套管封固井口。

存在的問題：(1）損壞9-5/8″套管，并在下部鉆進中存在再次磨套管的可能。(2）井口控制能力差。(3）損失部分7″套管。

2.3 處理過程

綜合上述處理方案的，經研究決定采用方案1進行處理，此方案最大的優點為不存在后患，處理完后加裝9-5/8″×7″-70MPa套管頭，這樣既能防止下步施工繼續偏磨井口，又增加了井口的控制能力，具體處理過程為[4]：

先從9-5/8″套管內部離13-3/8″×9-5/8″套管頭頂端面以下0.5m處割斷9-5/8″套管，然后從13-3/8″套管外部離13-3/8″×9-5/8″套管頭頂端面以下1.32m處割斷13-3/8″套管，接著卸掉13-3/8″×9-5/8″套管頭，去掉9-5/8″套管懸掛器，之后井隊組織人員挖圓井至4m深。之后從圓井底部割掉上部20″導管和13-3/8″套管，然后用套管液壓大鉗試卸最上部一根9-5/8″套管割余部分，卸掉后焊接修補之前割破的13-3/8″套管以及用雙公短節連接全新的13-3/8″×9-5/8″套管頭，并將其穿于一根新的9-5/8″套管上吊在井口。然后將新9-5/8″套管與井內套管對緊扣（液壓套管鉗上扣扭矩14.3kN·m），接著上提9-5/8″套管80t（套管伸長5cm）后，裝配套管頭卡瓦、焊接套管頭以下13-3/8″套管。然后釋放懸重至60t，套管下行8mm后不再下行，之后將剩余的60t懸重坐于卡瓦之上。坐好卡瓦后割9-5/8″套管安裝9-5/8″×7″-70MPa套管頭及防磨襯套。最后用水泥澆鑄13-3/8″套管與9-5/8″套管環空和之前挖開的圓井。安裝好井口后，對13-3/8″×9-5/8″× 7″-70MPa套管頭BT密封和BX160法蘭鋼圈進行注脂試壓29MPa，穩壓10min，無壓降，處理結束。

3 結論

井口套管作為整口井的關鍵部位，確保其完整性對于一口井的成功完井及采油安全是至關重要的，本井井口套管的磨損應引起大家的足夠重視，特別是在現場的施工中，即使是點滴工作未做到位，將造成不可挽回的損失，本井在導管施工中鉆遇礫石，鉆速特慢，由于鉆鋌重量有限，鉆進時很難控制鉆壓，根據后續的施工表明，導眼打斜，并且井斜較大，加之鉆機本身找正困難，井口不正。之外在9-5/8″套管下完后至發現套管磨損，共進行了5趟起下鉆，純鉆時間為460h，施工周期相對較長，綜合上述就造成了本井井口套管的偏磨。但最根本的原因是導眼打斜，此井段（0～50m）狗腿度較大，而50m過后井斜降低，故當9-5/8″套管入井后在井口處是憋徑彎曲，這樣在鉆進中鉆具始終貼在井口套管的，加之本井在工程設計中本開次未設計裝9-5/8″×7″套管頭，這樣就不能安裝防磨襯套，無疑加速了井口套管的偏磨。

本井在井口處理完后的鉆進中鉆具組合里加入了FM系列的套管防磨接頭（見表1和圖1），使用效果較好，特別是在井身質量較差井段下入套管后或定向井的施工中要注意整個井段套管的防磨，國內好多重點井的套管變形導致整口井報廢可能不僅僅是套管強度設計偏低而造成的，可能主要是由于下入套管井段井身質量差在鉆進中套管磨損才導致變形的，其原因有待研究。本井在完井裝采油井口時發現井口9-5/8″套管還是有輕微偏磨，說明之前的處理并未從根本上解決井口套管的偏磨，故在鉆進中一定要保證井身質量，否則后患無窮！通過本井套管的磨損發生及處理過程，得出如下一些教訓和預防措施，望能在今后的鉆井施工中得到警示和采納。

(1）正常鉆進過程中應加強觀察，根據自身設備的情況增加井口找正的次數，確保天車、轉盤、井口始終處于三點一線。

(2）在鉆進過程中一定要確保井身質量，特別是在導眼施工中，否則后患無窮。

(3）下入套管井段井身質量差，特別是狗腿度較大時，一定要做好套管磨損預防措施，根據之前很多現場實踐表明，在鉆具組合中加入適當數量的FM系列的防磨接頭能很好地預防整口井套管的磨損。

(4）在條件允許的情況下一定要在井口安裝防磨襯套，這樣即使下部套管磨損，至少井口套管能得到保護，這樣井口是永遠能得到控制的。

表1 FM系列防磨接頭參數

圖1 FM系列防磨接頭

[1]魏新勇.深井鉆井事故處理及案例分析[M].北京：石油工業出版社，2009.

[2]耿云鵬.塔河油田奧陶系油藏TK1210井鉆井工程設計[R].中石化西北油田分公司工程技術研究院，2007.

[3]耿云鵬.塔河油田奧陶系油藏TK1210井地質工程設計[R].中石化西北油田分公司工程勘探開發研究院，2007.

[4]李東輝，戚晶晶.塔河油田奧陶系油藏TK1210井完井報告[R].2007.

[5]蔣希文.深井事故及復雜情況案例分析[M].北京：石油工業出版社，2001.

[6]趙金洲.鉆井工程技術手冊[M].北京：中國石化出版社，2005.

TE92

B

1004-5716(2015)01-0078-03

2014-11-01

2014-11-03

李東輝（1984-），男（漢族），甘肅會寧人，助理工程師，現從事石油鉆井的技術管理工作。