液壓套管整形技術礦場試驗與應用

司 濤,常家玉

(1.中石化勝利油田分公司臨盤采油廠,山東臨邑251507;2.酒鋼集團榆中鋼鐵公司蘭泰公司,蘭州730050)

液壓套管整形技術礦場試驗與應用

司 濤1,常家玉2

(1.中石化勝利油田分公司臨盤采油廠,山東臨邑251507;2.酒鋼集團榆中鋼鐵公司蘭泰公司,蘭州730050)

介紹了液壓整形技術修復套管的工作原理、技術參數、技術特點和適用條件。3口井的礦場應用表明,該項技術作業成本低,操作方便,對較輕程度的套變井修復成功率高,具有推廣價值。

:套管;液壓整形;原理;應用

油、氣、水井投產后,隨著生產時間的延長和開發方案的調整及實施,特別是實施注水開發的油藏,由于地質、工程和管理條件不同,套管損壞非常普遍,嚴重影響油井正常生產[1],因此修復損壞套管已成為油田開發中的一項重要任務。

近幾十年來,套管損壞的修復工藝有了很大進展,并形成了不同的工藝系列,如整形擴徑技術、取換套技術、堵漏技術、補貼技術、小套管加固技術和爆炸治理技術等,這些工藝技術可單獨使用,也可組合使用,其中套管整形是一項關鍵技術。目前套管整形技術主要有機械整形和爆炸整形2類。爆炸整形技術的用藥量較難把握,變形處的套管壁厚不均,爆炸位置不準確,不可避免地會對套管造成極大的破壞;機械整形中的梨形器擴脹技術、套管磨銑技術、偏心輥子整形技術、旋轉震擊技術等,普遍存在損傷套管、犧牲套管厚度、難以恢復原通徑、施工周期長、投資大等問題。液壓套管整形新技術克服了上述缺點,能將套管恢復到原有的通徑,不會損壞套管,還會增加套管強度。

1 基本原理與技術特點

1.1 基本原理

液壓套管整形系統主要由液壓整形器和增壓器組成,結構如圖1。整形器上有數百個變徑鋼球按一定的規律排列,將整形工具在地面連接好,用油管送到井內預定位置,遇阻時用泵車向油管內加壓15～40 M Pa,地面液壓動力經多級增壓后在脹壓整形器上產生10 000 kN以上的脹壓力,使數百個鋼球變徑后以一定的規律排列并順勢向下滾動,將套管內壁滾壓到預設尺寸。完成一次加壓擴徑后,地面泄壓,鋼球收回,下放管柱,再重復加壓、泄壓并下放管柱,直到工具能夠完全通過變形位置。提出工具后,可根據工藝要求下入大一個級別的整形器重復以上操作,直到套管整形達到要求為止。

圖1 液壓套管整形器結構

1.2 主要技術參數

液壓套管整形器規格及主要技術參數如表1。

表1 液壓套管整形器規格及主要技術參數

1.3 技術特點

a) 能夠恢復套管圓柱形狀。

b) 能保護套管,增加套管強度,大多數井整形后不需要再加固。

c) 小修設備即可施工,周期短,環保,安全。

1.4 選井條件

a) 套管無嚴重錯斷、坍塌和嚴重破裂。

b) 套管變形處最小通徑和壁厚大于?80 mm ×1.8 m,深度<3 500 m。

2 現場應用

2.1 施工井例

a) 井例1 臨952X22井正常生產時日產液20 m3,日產油6.5 t,含水68%,生產層位沙二下,生產井段3 160.2～3 212.4 m,油層套管?139.7 mm ×3 280 m,壁厚9.17 mm,2008208215出水,根據水性資料分析認為套破,2008209井溫測井資料顯示1 390.0～1 425.0 m套破,對套破井段實施膨脹管補貼。通井施工用?114 mm通井規通至井底無遇阻顯示,用?118 mm通井規在1 408 m遇阻,分別下入?118 mm、?120 mm脹管器及?118 mm銑錐整形通過套破位置,再下入?118 mm通井規于1 420 m遇阻,分析原因為套破處經機械整形后彈性恢復,補貼施工無法實施。2008209220下入?117 mm液壓整形工具至1 414 m遇阻加壓30 kN,地面加壓20 M Pa,泄壓后提放管柱,重復操作9次,在1 412～1 423 m井段進行整形后,提出整形工具下入?118 mm×3 m通井規通至2 000 m無遇阻顯示,至2008210214完成膨脹管補貼工藝施工,下泵投產至今正常生產。

該井例表明,液壓整形器在套變處對套管進行變徑滾壓,較機械整形擴徑范圍大;在上百個鋼球反復滾壓套管內壁的過程中,可在鋼球與套管的接觸點及其附近將機械能轉化為熱能,產生上千度的高溫,然后又在油水中急速降溫,降低了套管壁的彈性回縮。

b) 井例2 2009204商8213井通井作業時發現套管在1 477.95 m彎曲,井溫測井資料顯示井深1 460～1 490 m套破,油層套管?139.7 mm×2 256 m,壁厚7.72 mm。先對套變井段實施液壓整形,打開通道,再對全井下入小套管加固,以恢復高壓注水。對變形套管上部進行刮削、洗井后下入?115 mm液壓整形工具,每下入20根油管向油管內灌滿水,至1 477 m遇阻后,油管加壓15 M Pa,放壓并提放管柱重復10次,在1 477～1 487 m井段整形后,下入?119 mm液壓整形工具使套管內徑擴至?120 mm,下入?118 mm×2 m通井規通至井底深2 102 m。整形后順利實施小套管加固工藝,固井、重射孔后該井恢復正常注水。

該井例表明,液壓整形可有效解決套管彎曲和不對稱變形[223],對套管無損傷,效率高。

c) 井例3 夏522103井正常生產時日產原油4.5 t,含水61%,生產層2 667.4～2 700.5 m,油層套管?139.7 mm×2 896 m,壁厚9.17 mm,20092 05201出水后下入?114 mm通井規在井深1 596 m遇阻加壓30 kN未通過,上提遇卡,解卡提出通井規,通井規彎曲變形,改下入?95 mm通井規至井底無遇阻顯示,井溫測井資料顯示1 480～1 600 m套破,上部以套漏為主,下部30 m彎曲變形,1 596 m套管破裂,套變井段通徑>95 mm。

先采用機械整形,下入?110 mm銑錐在1 590～1 620 m反復磨銑后分別下入?116 mm、?118 mm脹管器在1 596 m上下往復脹擊后,下入?114 mm通井規在1 596 m仍遇阻。改用液壓整形,下入?89 mm N80級油管1 800 m,試壓30 M Pa合格后,刮管、洗井,下入?115 mm液壓整形器至1 574.47 m遇阻,加壓15 kN,井口加壓10 M Pa,放壓后提放管柱15次,整形井段1 574.47～1 594.86 m,整形至1 596 m加壓后加重30 kN整形器通過,上提有卡阻,重復加壓、放壓數次整形無效。

該井例表明,對于套變類型復雜的井,套管破裂處經銑錐磨銑后形成卷邊,破裂程度加劇,致使液壓整形器無法恢復套管原有形狀和尺寸是該井整形失敗的技術原因。

2.2 施工注意事項

a) 施工用油管、現場用泵和罐車必須性能良好,符合設計要求,油管柱密封試驗壓力>30 M Pa。

b) 整形前要對套變位置上部的套管刮削,洗井,清除套管內壁雜物。

c) 對存在漏失、溢流或吐砂的井要先堵漏、壓井或穩砂后再進行整形施工。

3 結論

1) 液壓套管整形技術可處理任意長度的多點套變,能有效解決套管彎曲問題。

2) 經銑錐、爆炸或其他原因造成的套管卷邊、倒刺、破裂嚴重等,液壓整形效果不明顯。

3) 對需要進行復合整形的套變井宜先采用液壓整形技術。

4) 液壓套管整形器設備簡單、操作方便,經濟效益高。

[1] 蘇學斌.2005最新石油修井工藝[M].北京:當代中國文化音像出版社,2005.

[2] 張全勝.油田套管損傷的治理技術研究[J].石油礦場機械,2008,37(6):20223.

[3] 霍志欣,王木樂,王奎升,等.非均勻地應力下的套管損壞機理[J].石油礦場機械,2008,37(3):65269.

Field Experiment Power and Application of Casing Shaping by Hydraulic Techn ique

SI Tao1,CHANG Jia2yu2
(1.L inpan Oil Production Plant,Sheng liOilfield Com pany of Sinopec,L inyi 251507,China; 2.Lanlai Com pany,Yuzhong Steel Co.of Jiuquan Steel Grup,Lanzhou 730050,China)

A study on the hydraulic casing repair shaping technique and its working p rincipal, technical parameter,technical characteristics and app lication condition.Three wells in the field app lications indicated that the technology has low cost,easy operation,high success rate fo r re2 pairing lesser extent casing defo rmation w ell,the popularized app lications is p rospected.

casing;hydraulic shaping;p rincip le;app lication

book=72,ebook=72

TE931.2

:B

100123482(2010)0120084203

2009207201

司 濤(19742),男,山東濟南人,工程師,1994年畢業于中國地質大學石油勘探專業,從事修井作業技術工作, E2mail:lpstao@yahoo.com.cn。