套管外補貼工藝研究與應用

李同勇(中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452)

0 引言

海洋石油鉆井作業是一項高風險、高成本的作業，在鉆井作業過程中，會遇到各種各樣的井下復雜情況或井下事故，而套管復雜情況或套管事故就是其中較為常見的一種，如下套管中遇阻導致套管下不到位或遇卡導致套管無法下放或拔出，由于套管質量缺陷引起套管刺漏、裂紋、脫扣等，采用傳統的倒扣等方法來處理這樣的套管事故，往往需要花費大量的作業時間，少則7至8天，多則數10天，占用大量的人力、物力、財力，而采用套管外補貼工藝一般只需2至3天就可完成上述套管事故的補救工作，實現快速處理事故、最大限度降低事故造成的損失[1-4]。

1 套管外補貼工藝

1.1 工藝簡介

套管外補貼技術較早是修復淺層套管破裂和變形的。目前通過進一步完善和發展，可以修復深部套管變形和錯斷、破裂，可以完全恢復原井的技術指標和功能。應用該技術前利用套銑鉆頭、套銑筒等工具，套銑套管外巖石和水泥環至套損點以下，采用倒扣或切割的方法，取出已損壞的套管，下入新套管對扣或補接并固井[5]。套管外補貼工具是一種適用于不同尺寸和質量套管的封隔器型補貼器，采用專用的外補貼工具對銑平端面的井下套管柱進行回接密封，最終成為修復套管柱的永久部分留在井下，重建完整的套管管串，實現井筒的密封性。

1.2 工具分類及組成

目前套管外補貼器有48.3 MPa、68.9 MPa和82.7 MPa三種額定工作壓力，適用于不同套管尺寸的規格[6]。

套管外補貼工具由外筒、內置的密封總成和承載總成三部分組成。其中密封總成包括密封盤根、密封保護器和剪切銷釘；承載總成包括卡瓦組合和卡瓦控制環。套管外補貼器外筒下部的引鞋，方便補貼器下入時捕撈住經磨銑平整的原套管；上部有連接套管的絲扣；中部為補貼器的延伸筒，可以根據需要調整切割位置和控制磨銑平整的原套管進入補貼器的長度。密封總成的密封盤根由保護套封住，可以避免套管進入補貼器時損壞密封盤根。承載總成的籃式設計可以在需要時進行脫手，卡瓦控制環可以磨銑掉套管外部的毛刺。

1.3 工具原理

將套管外補貼工具連接在新套管下部，下入井中撈住原套管后，繼續下放外補貼工具直到不能再下行為止，在下放補貼工具的同時，井下原套管將補貼工具內的密封保護套頂開，密封盤根罩住原套管外壁從而實現密封。將新的套管下入井中，使新套管與原套管之間的套管外補貼工具一起構成套管外補貼。

1.4 工藝優點

套管外補貼工藝從井內套管柱外面實現補貼回接，不損失原套管串內徑；特殊的“L”型密封盤根設計可以實現雙向密封，最大限度保持補貼的完整性；擁有不同額定工作壓力、較寬范圍的補貼尺寸可選擇，可以滿足不同壓力等級、不同井身結構的需要；補貼器的承載總成采用籃式設計，可以方便地撈住經磨銑平整的井內原套管柱，同時在需要的時候可以進行脫手操作；套管外補貼工藝既能在半潛式平臺實現懸掛式套管回接，也可以在自升式平臺實施卡瓦式套管回接。

2 施工工序

2.1 作業前準備

作業前需要獲得已下入的套管準確及詳細的數據，如果套管外環空已經固井，則需要下入CBL或下入工具測套管卡點并確定套管外環空水泥返高位置，以利于尋找切割點進行切割作業。如果套管外環空沒有固井，則需進行固井作業并座掛套管，倒扣、切割套管后，起出套管座掛卡瓦或套管懸掛器。如果需要，可下入銑錐磨鞋組合，清理套管內徑，為下入套管內水力割刀切割套管作準備。

2.2 切割位置與切割點選擇

(1)對于在下套管過程中遇阻使套管沒有下到位，或者由于套管掛質量問題導致座掛不住、密封總成不能密封等現象，可以選擇在套管頭以下盡可能淺的井深位置作為切割點，這樣可以減少切割后回收的套管數量和新下回接套管串的數量，以利于縮短套管作業時間，又兼顧套管配長難度。

(2)對于刺漏、裂紋或脫扣等故障套管，則選擇在故障套管以下的第一根長套管上。

(3)具體切割點的確定。在選擇好切割位置深度范圍后，確認該深度長套管的接箍以下4 m至該長套管的中間位置之間。這樣可以確保原套管串能進入補貼器足夠的長度，同時也方便新回接套管的配長。

2.3 切割和回收套管

在確定好切割點深度后，下入套管內水力割刀至預定深度切割套管；切割完后進行套管內撈矛工具打撈、回收套管。

2.4 修整割口

切割后的套管割口需要磨銑修整。下入外側帶裙邊引子的領眼磨鞋，修整被切割的套管割口并清理套管外的污垢，修整完畢后的原套管頂部成錐形。修整完畢起鉆前利用磨銑工具組合再次校正原套管頂部的深部，計算補貼器和新回接套管串的最終配長以提供準確的數據。

2.5 組合、下入補貼套管串

依次組合并下入套管外補貼器、新回接套管串、配長套管串及套管掛。控制下放速度，撈住原套管后繼續下放，剪切密封總成保護套銷釘后繼續下放，直至管串不能下行或者套管坐掛到位為止。

2.6 過提原套管，實現補貼器密封

組合并下入套管內撈矛組合至原套管內部，過提原套管15 t左右，把補貼器卡瓦向內壓縮，使卡瓦鎖緊密封總成并使之與原套管緊密相連，從而實現套管串的完整性。下放管柱，退出撈矛。

2.7 試壓驗封

按不超過套管的承壓能力從套管內對套管外補貼器進行試壓，測試補貼器是否密封合格。試壓合格，完成套管外補貼工作[6]。

3 某井應用實例

某井坐封7″尾管頂部封隔器后，試壓20.68 MPa，未成功。采用逐段試壓法，推斷是35 m以上套管有漏點。經研究決定采用套管外補貼回接工藝進行補救。在套管掛以下合適位置切割9-5/8″套管，采用套管外補貼回接套管工藝并實現套管坐掛及密封，建立本井9-5/8″套管的完整性。

3.1 切割回收套管及懸掛器

下入9-5/8″套管割刀組合至切割深度36.9 m(套管接箍在30.62 m)，確定9-5/8″和13-3/8″環空壓力為0，36.9 m處開始切割套管，起鉆甩割刀工具。配9-5/8″套管撈矛鉆具組合至17.16 m，釋放撈矛，回收套管懸掛器和短套管、套管1根、套管轉換接頭1個以及斷套管1根。

3.2 磨銑套管割口

下12-1/4″套管磨銑工具組合至魚頂36.9 m，套洗并修理魚頂至37 m。倒劃至33 m，沖洗掉魚頂磨銑后的碎屑，起鉆。

3.3 下入套管外補貼工具

(1)配套管補貼工具組合。

(2)下至22 m，最后一根套管上接頂驅和循環頭，繼續下至魚頂37 m。旋轉引魚頂進入補貼內，下壓至37.48 m(補貼器頂部密封在37.32 m，底部密封在37.48 m)上提確認卡瓦卡牢魚頂，壓力測試13.79 MPa,10 min。

(3)拆升高短節與套管頭連接，提起防噴器和升高短節，上提拉力60 t，放入9-5/8″套管卡瓦，下放懸重20 t，坐套管卡瓦，套管頭工程師完成切割套管作業，安裝9-5/8″ x 13-3/8″ 套管密封。安裝井口，事故處理完畢。

本次套管外補貼作業，從組合9-5/8″套管割刀組合到補貼完成，共用時15個小時，順利實現了套管的完整性，后續完井作業順利。

4 結論與建議

(1)套管外補貼工具結構簡單，現場操作方便，能大幅度減少處理事故的時間，提高生產時效。

(2)套管外補貼回接工藝從套管外進行回接，不造成原套管串的內徑損失，不影響后續施工作業的實施。

(3)套管外補貼工具具有雙向密封特點，密封性好。

(4)從現場應用實例來看，采用套管外補貼工藝處理套管事故，是可行、高效的一種方式。

(5)套管外補貼通常適用于套管外無水泥封固的情況，因此作業前，必須確定套管切割位置及環空外水泥膠結情況。如果遇到套管外有水泥的情況，理論上也可以進行套銑后進行補貼，但需要做套銑和其他方案的經濟性評價[7-9]。