小修定位取換套工藝技術(shù)研究

馬文靜，張志剛，伍浩文，劉水淼，劉濤

中國石油冀東油田分公司井下作業(yè)公司（河北唐山 063299）

隨著油田的不斷開發(fā)與生產(chǎn)，修井作業(yè)過程中外力作用以及油藏本身?xiàng)l件變化等各種因素的影響［1］，造成套管腐蝕、損壞、錯(cuò)斷等現(xiàn)象逐年增多。常用的套損井修復(fù)技術(shù)有套管補(bǔ)粘技術(shù)、套管懸掛加固技術(shù)、倒扣取換套技術(shù)等，其中取換套技術(shù)是目前恢復(fù)油井正常生產(chǎn)較徹底的一種套管修復(fù)技術(shù)［2］。目前國內(nèi)各油田通常采用下加重管對(duì)目標(biāo)點(diǎn)以下套管進(jìn)行加重鎖定的方式實(shí)現(xiàn)定位取套［3］，其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、倒扣位置準(zhǔn)確；缺點(diǎn)是對(duì)套管的內(nèi)通徑要求較高、施工周期長(zhǎng)、容易出現(xiàn)復(fù)雜化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，冀東油田近幾年來大修取換套施工的井次中，一次倒扣完成取套作業(yè)的僅占50%，每次實(shí)際取出的套管根數(shù)不確定，往往要進(jìn)行多次倒扣打撈作業(yè)才能取套至設(shè)計(jì)深度，容易出現(xiàn)取套作業(yè)復(fù)雜化，延長(zhǎng)了施工周期，增加了施工成本，且大修動(dòng)力緊缺，因此需研究小修定位取套技術(shù)來滿足生產(chǎn)需求。

1 定位取套技術(shù)原理及工藝流程

1.1 技術(shù)原理

定位取套工具組成:下錨定裝置+補(bǔ)償器+安全保護(hù)器+接箍定位器+行星減速器+上錨定裝置+反扣鉆桿，組合示意圖如圖1所示。

圖1 定位取套工具組合示意圖

將取套工具連接反扣鉆桿下入預(yù)定深度，定位器確定套管接箍位置，反向旋轉(zhuǎn)鉆具，上錨定裝置錨定上部套管形成反向作用力，扭矩經(jīng)行星減速器增大并且方向改變?yōu)檎蛐D(zhuǎn)；正向扭矩經(jīng)定位器、補(bǔ)償器傳至下錨定裝置，下錨定裝置錨定下部套管形成正向作用力；上錨定裝置的反作用力與下錨定裝置的正作用力相對(duì)作用形成卸扣作用力；倒扣過程中套管的卸扣位移通過補(bǔ)償器來補(bǔ)償。

1.2 工藝流程

在脹套、磨銑、通井、刮削等前期井筒準(zhǔn)備工作達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，按以下工藝流程實(shí)施定位取套。①封隔油層。根據(jù)井筒條件，在油層套管水泥返高以下丟封隔器或注灰塞封隔油層。②解除油層套管井口應(yīng)力。根據(jù)油層套管懸掛類型選擇解除套管井口應(yīng)力的方式。冀東油田常用的套管懸掛方式有3種：一種是套管懸掛器懸掛，采用拆除井口及套管頭下法蘭頂絲，試提解除套管井口應(yīng)力的方式，若套管懸掛器無法提出則采用切割井口套管的方式解除井口應(yīng)力；第二種是分瓣椎體懸掛，直接上提套管，取出分瓣椎體懸掛器，解除井口應(yīng)力；第三種是環(huán)形鋼板焊接懸掛，采用切割環(huán)形鋼板的方式解除井口應(yīng)力。③定位倒扣。下入取套工具組合，定位器下至套管漏點(diǎn)以下一根套管，實(shí)施定位倒扣。④打撈取套。用套管倒扣撈矛撈獲套管并上提取套深度的套管載荷，反轉(zhuǎn)完全卸扣，起出套管。⑤回接套管。準(zhǔn)確丈量取出套管的長(zhǎng)度，下入與取出套管規(guī)格和長(zhǎng)度一致的套管，進(jìn)行套管回接。

2 定位取換套工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)

通過現(xiàn)場(chǎng)大量的試驗(yàn)證明小修定位取換套工藝與常規(guī)大修取、換套工藝相比具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具體見表1。

表1 取、換套工藝對(duì)比情況表

3 小修定位取套技術(shù)應(yīng)用條件

3.1 井身結(jié)構(gòu)

小修定位取套不適合裸眼段取換套，由于裸眼段取套魚頂丟失的風(fēng)險(xiǎn)大，需結(jié)合套銑、下示蹤管、下技術(shù)套管等復(fù)雜工藝技術(shù)，對(duì)設(shè)備提升能力以及驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)能力要求較高，所以小修定位取套應(yīng)選擇有技術(shù)套管的井且取套位置在油層套管水泥返高以上。

3.2 井筒條件

定點(diǎn)取套工藝技術(shù)對(duì)套管內(nèi)通徑要求較高，需保證工具串順利下至設(shè)計(jì)取套位置，對(duì)于取套井段及上部套管存在套變的井，需結(jié)合脹套、磨銑等打通道工藝技術(shù)處理井筒，在使用大于取套工具最大外徑2～4 mm 的通井規(guī)能順利通過的情況下，可應(yīng)用定位取套工藝技術(shù)。

3.3 取套深度

小修動(dòng)力采用液壓鉗作為驅(qū)動(dòng)裝置，反向旋轉(zhuǎn)鉆具時(shí)行星減速器增大3 倍扭矩，以常用的139.7 mm（5.5″）和177.8 mm（7″）套管為例，最佳上扣扭矩參數(shù)見表2，套管卸扣扭矩一般比上扣扭矩大30%～60%［8-9］，定位倒扣符合現(xiàn)場(chǎng)施工需求。但綜合考慮小修設(shè)備提升能力和定位倒扣所卸松的套管絲扣承擔(dān)上部套管重力的實(shí)際情況，套管在軸向載荷作用下，各牙螺紋上的受力很不均勻［10］，為避免套管絲扣損傷，影響對(duì)扣后套管的使用性能，所以推薦應(yīng)用于淺部位取套。

表2 常用套管上扣扭矩參數(shù)表

4 應(yīng)用實(shí)例

南堡13-XX井，技術(shù)套管規(guī)格及下入深度D244.5 mm×1 602.44 m，油層套管規(guī)格及下入深度139.7 mm×3 176 m，水泥返高1 304 m，人工井底3 154.75 m，測(cè)試結(jié)果顯示177.4 m附近套管存在漏點(diǎn)，為恢復(fù)本井生產(chǎn)，對(duì)套漏點(diǎn)進(jìn)行取換套施工。

第1 步打懸空塞，注灰，完成灰面1 609.42 m。第2 步解除套管預(yù)應(yīng)力，本井為套管懸掛器懸掛，拆除井口及套管頭下法蘭頂絲，試上提500 kN，因銹蝕，管柱拉伸1 cm 卸除套管預(yù)應(yīng)力未成。第3 步切割井口套管，下YGD-116 mm 割刀進(jìn)行井口套管切割，丈量魚頂至懸掛器上平面1.515 m，起出懸掛器丈量0.6 m。第4步定位倒扣，下入定位倒扣工具組合，上提管柱，完成接箍定位器深度180.82 m，反轉(zhuǎn)鉆桿，錨定器處于錨定狀態(tài)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)觀察套管開始反轉(zhuǎn)，卸扣8 圈，正轉(zhuǎn)管柱1 圈，取套工具解除錨定，起出工具組合。第5 步打撈套管，下139.7 mm（5.5″）套管撈矛，撈獲套管，上提負(fù)荷55 kN，反轉(zhuǎn)套管完全卸扣，起出139.7 mm（5.5″）套管16根，檢查末根套管存在破損。第6 步套管回接，下入與取出套管規(guī)格和長(zhǎng)度一致的套管，底部接套管回接器，當(dāng)接近套管魚頂時(shí)，緩慢下放，輕探魚頂，當(dāng)原負(fù)荷下降1～3 kN 時(shí)，上提5 cm，邊正轉(zhuǎn)邊緩慢下放，當(dāng)確認(rèn)套管公扣進(jìn)入母扣時(shí)，觀察負(fù)荷變化情況，當(dāng)負(fù)荷上漲時(shí)，繼續(xù)平穩(wěn)緩慢旋轉(zhuǎn)25圈，并標(biāo)記管柱下放深度，完成套管回接。

實(shí)施小修定位取換套作業(yè)后，驗(yàn)套合格，下入完井管柱正常生產(chǎn)，恢復(fù)油井產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)了倒扣深度準(zhǔn)確、一次倒扣成功的目的。經(jīng)統(tǒng)計(jì)大修動(dòng)力實(shí)施淺部位取換套平均作業(yè)周期為32.5 d，小修動(dòng)力定位取換套平均施工周期21 d，單井次節(jié)約作業(yè)周期11.5 d，節(jié)省占井周期折合產(chǎn)值14.6 萬元，單井次節(jié)約大修動(dòng)力創(chuàng)產(chǎn)值70.4萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)束語

影響取套一次成功率的因素較多，包括井身結(jié)構(gòu)、套變情況、施工參數(shù)等。通過小修定位取換套技術(shù)研究，在適用井型、工藝流程、井口應(yīng)力解除方式、施工參數(shù)控制等方面提出有針對(duì)性的技術(shù)措施，可實(shí)現(xiàn)取套深度準(zhǔn)確、一次取套成功的目的。該工藝有效避免了取換套作業(yè)復(fù)雜化，既縮短作業(yè)周期，又大大提升小修作業(yè)施工能力，具有很好的推廣應(yīng)用前景。