塔河油田套管坐掛異常原因及對策分析

王偉志， 汪 露， 王存新， 晁美姣， 楊中強

(1中石化西北油田分公司石油工程監督中心 2中石化西南石油工程有限公司鉆井工程研究院 3中石化華北石油工程有限公司西部分公司)

塔河油田三疊系碎屑巖油藏埋深4 200～4 500 m，奧陶系碳酸鹽巖油藏埋深5 300～7 000 m，屬于深井和超深井范疇。目前工區內常用的套管懸掛器為“W”型和“WE”型兩種類型，氣井采用心軸式套管懸掛器，大部分井在二開中完作業時要使用套管懸掛器對套管進行坐掛。套管坐掛就是將套管懸掛器安裝在套管頭內，通過鍥型件夾持套管或螺紋連接套管并懸掛套管柱，其密封機構與套管副密封、法蘭墊環組成一個密封的環形空間，后期通過井口裝置上的試壓孔來檢測套管懸掛器密封、套管副密封以及法蘭墊環的密封性能，保障井口裝置安全使用[1]。

套管坐掛如果不成功，套管懸掛器就不能發揮正常的密封作用，直接影響后期安全施工和井控安全[2]。通過收集近幾年塔河油田套管坐掛中經常發生的異常，并對其進行歸類分析，不僅給出了正確的套管坐掛方式，還總結出了部分預防措施。

一、套管懸掛器作用原理

1.“W”型套管懸掛器

該類型懸掛器為單錐面卡瓦、剖分式結構，具有自鎖功能，依靠套管柱自重卡住套管，使卡瓦與套管形成牢固連接。其矩形密封圈位于支撐座和壓板之間，依靠壓板螺栓緊固壓縮密封圈進行密封，屬于手動激發密封方式[3]。

2.“WE”型套管懸掛器

該類型懸掛器為單錐面卡瓦、剖分式結構，具有自鎖功能，依靠套管柱自重卡住套管，使卡瓦與套管形成牢固連接。其矩形密封圈位于支撐座和卡瓦殼體之間，依靠自重壓縮密封圈進行密封，屬于自激式密封方式[4]。

3.心軸式套管懸掛器

該類型懸掛器通過下端套管螺紋與套管形成牢固的連接。一種采用矩形密封圈，其矩形密封圈位于支撐座和懸掛器本體之間，依靠自重壓縮密封圈進行密封；另一種采用金屬密封和“O”型密封圈，在懸掛器本體上加工一道錐形密封面，與套管頭內相應的錐孔臺階依靠管柱自重配合密封，兩者都屬于自激式密封方式[5]。

二、套管坐掛異常原因及處理措施

1.套管不居中

YK24井二開使用?311.2 mm鉆頭鉆至井深4 500 m中完，?250.88 mm套管下深4 498.5 m。該井使用?250.88 mm“WE”型套管懸掛器準備對套管進行坐掛，當套管懸掛器下至套管頭法蘭面3 cm時不再下行，現場用將套管懸重由130 t下放至105 t，套管未下行，套管懸掛器也未下行，坐掛失敗。上提套管至140 t，準備取出套管懸掛器時，發現右側卡瓦上升1 cm，左側卡瓦未動，且右后方卡瓦與套管頭間隙1～2 mm，丈量后發現套管不居中。

后期切割?311.2 mm套管30 cm，下放套管頭，取出?250.88 mm“WE”型套管懸掛器，將切割的套管進行焊接，重新安裝套管頭，進行正常坐掛。

2.井口水泥漿閃凝

TK150井二開使用?250.88 mm鉆頭鉆至4 620 m中完，?193.7 mm套管下深4 618.12 m。該井使用?193.7 mm“WE”型套管懸掛器準備對套管進行坐掛，發現水泥漿閃凝，下放套管全部重量，套管未下行，坐掛失敗(見圖1)。

后清理?311.2 mm套管與?193.7 mm套管之間水泥環，下掏2.2 m，然后用導鏈拉?193.7 mm套管，確保套管居中，最后安裝套管懸掛器，由于套管懸重全部放空，無坐掛噸位。

圖1 TK150井井口水泥漿閃凝

3.套管懸掛器尺寸不匹配

阿東1井三開使用?311.2 mm鉆頭鉆至井深5 807 m中完，?273.1 mm套管下深5 807 m。該井使用?273.1 mm“WE”型套管懸掛器準備對套管進行坐掛時，發現?273.1 mm套管懸掛器距離坐掛位置相差7 cm，無法坐掛到位。現場將丈量數據與廠家提供的加工圖紙對比后，發現?273.1 mm套管懸掛器卡瓦尺寸較圖紙誤差2 mm。后期通過對懸掛器進行打磨，正常坐掛。

S75-2井二開使用?250.88 mm鉆頭鉆至5 499 m中完，?193.7 mm套管下深5 497.06 m。該井使用?193.7 mm“W”型套管懸掛器準備對套管進行坐掛，當套管懸掛器坐掛后，發現套管頭頂絲無法頂出，經丈量發現套管頭臺階到頂絲中心距離為160 mm，而套管懸掛器臺階到端面距離為180 mm。后期通過更換套管懸掛器，正常坐掛，見圖2。

圖2 S75-2井套管懸掛器與套管頭不匹配

4.套管頭下沉

TH12273井二開使用?250.88 mm鉆頭鉆至6 074 m中完，?273.1 mm套管下深6 072.28 m。該井使用?273.1 mm“W”型套管懸掛器準備對套管進行坐掛期間，坐掛初始懸重120 t，緩慢下放套管進行坐掛，下放至懸重55 t時，發現套管頭及?311.2 mm表套下沉25 cm，將剩余55 t懸重放空時，套管頭又下沉17 cm，確定套管已坐實。

后上提套管至懸重170 t時將套管懸掛器提出，再將?311.2 mm套管割斷，把套管頭上提至合適高度后，補焊47 cm高度的?311.2 mm套管并焊接固定后，重新將?273.1 mm套管坐掛，見圖3。

圖3 TH12273井對311.2 mm套管進行切割后焊接

5.心軸式套管懸掛器裝反

S41-3H井三開使用?215.9 mm鉆頭鉆至5 082 m完鉆，?177.8 mm套管下深5 080.77 m，該井使用?177.8 mm心軸式套管懸掛器進行坐掛。該井后期拆防噴器組合和鉆井四通，準備安裝采氣樹時，發現套管懸掛器FOX扣有損壞,后確認套管懸掛器裝反(見圖4)。

圖4 S41-3H井套管懸掛器扣損壞

后期先使用合適的細銼刀對損壞的FOX扣進行修扣，再用FOX扣的短套管和心軸式懸掛器上扣，同時用套管鎖固脂均勻涂抹在心軸式懸掛器FOX母扣部分和準備好的FOX套管公扣上。將加裝的套管高度預留17.4 cm，打磨好倒角，安裝70 MPa采氣樹四通，恢復正常作業(見圖5)。

圖5 S41-3H井井口整改后

三、用“W”型和“WE”型懸掛器進行套管坐掛的推薦方法

(1)電動鉆機用液壓提升系統吊起上提防噴器組，離開套管頭約0.6 m，沒有液壓提升系統的一般鉆機，提起防噴器組后用三根泵拉桿(或其他約0.5 m的桿件)支承在套管頭上。

(2)清潔套管頭坐掛處，然后將與套管直徑相符的兩塊木板或U型墊板擺放在套管頭法蘭面上，再將套管懸掛器平衡地擺放在木板或墊板上。

(3)打開“W”型或“WE”型套管懸掛器，將塑料密封脂均勻地涂抹在套管懸掛器密封橡膠內外圈表面，然后將套管懸掛器合在套管上，檢查尺寸是否匹配。

(4)確定尺寸匹配后，先把套管懸掛器連接固定好，密封壓板上的壓板螺絲帶上即可，不要上緊，防止坐掛時剪切壞密封橡膠唇邊，造成密封失效，再將套管懸掛器側面的卡瓦支撐螺絲拆卸掉。

(5)將套管提至坐掛噸位 (1 300～1 400 kN)。

(6)拉開墊板，讓套管懸掛器自由下落，坐進套管頭內。如果套管不居中，將鋼絲繩纏繞在套管上，使用倒鏈設法活動套管使之居中，套管懸掛器方即可自由平正下滑，套管懸掛器靜止后再用尺子檢查確認一下平正度。

(7)下放大鉤的同時觀察指重表，記錄好懸重變化值，保證坐掛噸位在800～1 200 kN之間。針對“WE”套管懸掛器，為使密封橡膠唇邊與套管頭內壁形成密封狀態，坐掛后還需要使用專用工具上緊懸掛器密封壓板上的螺絲。

(8)將套管頭上部法蘭外圓上的所有頂絲旋緊，輔助固定套管懸掛器，防止懸掛器發生晃動。

(9)測量準備安裝的套管四通下部內腔的深度。

四、結論與建議

(1)坐掛前認真查看套管懸掛器使用說明，并對套管懸掛器進行現場丈量，核對相關數據，可以杜絕套管懸掛器尺寸與套管頭不匹配和套管懸掛器裝反現象的出現。

(2)套管不居中時可考慮固井后留下兩只套管吊卡，接上一根場地的套管，減小上提噸位后拉正更容易，拉正使懸掛器進入套管頭內腔后，再上提到800～1 200 kN后坐掛。

(3)水泥漿返出地面時，要立即用一根直徑不小于12.7 mm的長約3 m的水管插入環空，盡量多沖出一些水泥漿；如果出現水泥閃凝卡瓦不能坐掛，要立即將套管頭內水泥清理干凈，并且將兩層套管之間的水泥下掏至少2 m，然后拉正套掛再進行坐掛。

(4)水泥漿閃凝后，如果套管自由端太短，伸長率不夠，套管懸掛器不能進入套管頭內腔，用倒鏈拉正后可以用防噴器重量下壓至要求的位置，緊好壓板后可以達到密封要求。

(5)通過減小表層套管口袋長度，提高表層套管固井質量，可以避免在套管坐掛時出現套管頭及表層套管下沉的現象。