大港油田裸眼井取換套技術現狀及對策

張高峰，張康衛，羅永慶,王小兵

(1.西南石油大學，四川成都 610500；2.中國石油大港油田分公司井下作業公司)

大港油田裸眼井取換套技術現狀及對策

張高峰1，張康衛2，羅永慶2,王小兵2

(1.西南石油大學，四川成都 610500；2.中國石油大港油田分公司井下作業公司)

對大港油田裸眼井取換套技術現狀進行了分析，結合大港油田實際，從工藝優化、設備配套以及現場管理等方面為提高裸眼井取換套技術水平和施工成功率提出了技術對策，這些措施對大港油田套損井的治理、老油田二次開發和油田穩產都有十分重要的意義。

大港油田；裸眼井換套；技術對策

大港油田開發進入中后期，油水井套管損壞情況越來越嚴重，新發生套損井數以每年80～100口的速度遞增，截至目前，各類套損井達到1 200口，占油水井總數的20%以上，個別地區套損井已占到了40%以上。套損類型主要包括套管破裂、套管穿孔、套管縮徑、套管彎曲、錯斷等形式。

套管損壞一方面造成油井停產，同時影響油田二次開發方案部署和注采井網的完善，因此近幾年來在套損井治理上加大了力度，實施了多種套損井治理技術，其中取換套工藝具有其它工藝無法比擬的優越性，此工藝不改變井身結構，不影響開發過程中其它工藝措施的實施，能保證油水井有較長時間的生產周期[1-3]。

1 裸眼井取換套技術現狀

大港油田從1993年開始研究應用取換套技術，2001年重點針對139.7 mm套管取換套配套了專用套銑管、套銑鞋、承重防噴器和泥漿循環凈化設備，具備了800 m深部裸眼井取換套技術能力，至今已實施取換套井近100井次。

1.1 取換套工藝

在取換套工藝方面主要采用了“示蹤保魚、內割取套[2]”工藝。

1.1.1 工藝步驟

處理套損井段→封閉油層→表套內割取部分油套→下示蹤管串→固井口導管→套銑裸眼段→適時內割、打撈套管→套銑套損段→打撈示蹤管柱→打撈出破損套管→下入新套管與原井套管回接→套管試壓→起套銑管→通井、替泥漿、完井。

以139.7 mm套管取換套為例，采用的施工管柱：φ290 mm套銑鞋+φ219 mm套銑管+φ219 mm方鉆桿。

1.1.2 工藝特點

取套時首先對套損部位整形、打通道、下示蹤管柱，然后再進行套銑施工，這樣可以使斷口處上、下部套管始終保持在同一軸線上，當斷口上部套管被取出后，斷口下部套管內的示蹤管柱仍在套銑管內，對套銑管起到了引入、糾偏作用，可以防止下魚頂丟失，提高取套成功率。另外套銑管始終放在井內，一直包含著套管，可以防止井壁坍塌填埋套管落魚。

采用內割、內撈取套方法，套銑管始終處于裸眼井內，容易卡鉆，所以套銑管在井內要適時循環、活動，不能靜止時間太長，要使泥漿保持良好的循環狀態，注意調整泥漿性能，確保泥漿具有良好的造壁性、攜屑性，滿足防坍塌、防卡鉆的需要。

1.1.3 技術適應性

(1)適用于套損深度小于1000 m的錯斷井、破裂、套漏井的治理。

(2)適用于套損通徑大于90 mm，能夠封閉生產層，能夠下人示蹤管柱。

(3)采用取換套工藝修復油層部位套管，對井控設備、套銑管強度、泥漿性能、套銑鞋優選、回接固井等關鍵技術要求較高，現有技術水平不宜進行油層部位取套施工。

1.2 現場應用情況

平均每年換套5～6口井，沒有形成規模工作量，施工成本較高，成功率較低，最深的套銑取套深度只有486 m。

1.3 存在的問題

1.3.1 魚頂丟失

魚頂丟失是造成取換套失敗最直接的問題。造成魚頂丟失的主要原因是套管變形嚴重，套管外井壁坍塌嚴重，形成“大肚子”井段，套銑過程中切斷套管及示蹤管，發生魚頂丟失；其次是因為套銑接單根或起出套銑鞋作業操作不當，致使魚頂丟失。

1.3.2 套銑管卡

套管銹蝕或變形嚴重，造成套銑緩慢，且易發生“側劈”和銑斷套管的現象，在客觀上增大了魚頂丟失和套銑管蹩卡的風險；還有地層疏松及地層壓力體系的原因，以及修井液性能等方面原因，另外，套銑排量選擇不當，沒有定期活動套銑管等都有可能造成套銑管卡。

1.3.3 取換套工具和設備配置較低

套銑管變扣接頭的直徑260 mm，采用的套銑鞋280 mm，在套銑過程中扭矩過大，套銑管轉換接頭根部細扣處容易發生斷裂；采用φ76 mm的鉆桿+φ219 mm套管鉆具進行套銑作業，容易造成鉆具局部應力集中，增加了施工的風險；套銑鞋數量、種類較少，對于套管彎曲、錯斷、變形較大的井針對性不強。

與深部套銑相關配套的方鉆桿、鉆桿、地面泥漿泵、泥漿固控設備配置較低，套銑效率低；泥漿性能不能保證，容易出現坍塌和卡鉆事故。

2 提高取換套成功率技術對策

2.1 優化示蹤工藝

示蹤管為保證套銑、回接時魚頂不丟失而采取的安全技術措施，通常用封隔器或撈矛加部分油管，下至套損(斷口)部位以下，以便上部套管被取出后，能引導套銑鞋、回接工具等順利通過下斷口。優化示蹤工藝包括：①規范示蹤管材及管串結構；②優化套銑鞋結構，弱化其徑向套銑能力；③在套銑操作上要細化步驟，并準備方鉆桿短節，實現不起方鉆桿接單根；④更換套銑鞋時改為棗核型示蹤器，有利于套銑鞋進入魚頂；⑤在較深部套銑時待套管魚頂進入套銑管后先將示蹤管起出，更換套銑鞋時重新下入示蹤管柱，避免深部套銑時示蹤管被銑削而斷裂。

2.2 配套系列化套銑鞋

配套系列化套銑鞋，能夠適用套銑巖層、水泥環、套管封隔器、套管扶正器；在正常套銑時，要保證井壁規則、井底干凈，避免巖屑的重復破碎，利于提高鉆速。

研發防丟魚套銑鞋，用于處理套損部位，實現下部套管引入，可自動引入套損點下部套管，磨銑不規則魚頂，避免下部套管被破壞，保證魚頭不丟失。

2.3 優化套銑工作參數

套銑管直徑大，鉆具所受扭矩就大，破碎的巖屑塊也大，泥漿環空返速低，因此要求泥漿排量大，鉆壓、轉速適當調整，以保護套銑鉆具、提高套銑速度。

(1)鉆壓。在套銑過程中，針對不同的巖性及井深選用不同的鉆壓。考慮套銑鞋水眼，無水力破碎作用以及泵壓的反作用，確定鉆壓為40～100 kN，也可隨套銑深度的增加而適當減少。

(2)排量。排量主要根據攜帶巖屑的大小而定，綜合環空攜巖及對井壁的沖蝕作用，環空液流保持層流最好，舉升效率要大于50%。

(3) 轉速。從套銑鉆柱失效力學分析得出，在500 m以內軟地層，轉盤轉速80～100 r/min；500～650 m時，轉速60～80 r/min；650～900 m鉆水泥環和中硬地層時，轉速40～60 r/min為宜。

2.4 套銑鉆具結構優化

(1)改造現有套銑管接頭強度。將219 mm套管管體兩端頓粗后與非標鉆桿接頭采用磨擦焊方式焊為一體，真正成為非標套銑鉆桿，解決應力集中和斷扣問題，提高絲扣抗拉、抗扭強度。

(2)規范取換套施工鉆具。避免采用小鉆具在大表套內施工，要選用合適尺寸的鉆具及方鉆桿，提高施工效率及安全性，要進一步優化工藝方案，避免失蹤管斷脫。

(3)配套雙級同步梯形螺紋套銑管。此套銑管具有連接強度大，容易對扣，不易亂扣，密封可靠，不會刺壞連接螺紋等優勢。

2.5 加強套銑泥漿體系的選型和維護

大港油田上部地層中泥頁巖含量比較高[4-6]，極易水化膨脹、分散，利用聚合物鉆井液中大分子聚合物的抑制性抑制地層造漿，控制鉆屑中的黏土礦物水化分散，利于鉆屑的清除。

(1)依據地層巖性設計泥漿的失水、泥餅厚度以及其他參數。

(2)根據地層、水泥等巖屑顆粒大小、舉升速度確定泥漿的黏度和流變性能。

(3)套銑工作中要安排專業泥漿技術人員加強泥漿體系的維護，泥漿密度、黏度、失水、潤滑性等各項參數符合設計的要求，確保井壁穩定和攜砂能力。

(4)在套銑過程中，密切注意循環液中返出的地層巖屑，分析套銑過程中出現的種種情況，采取相應處理措施。

2.6 制定套銑鉆具防卡技術措施

套銑管柱卡阻的原因很多，既有地層疏松及壓力體系的問題，也有井下落物等其他原因，泥漿密度對套銑管柱形成的壓差是套銑管阻卡的主要原因。防卡的技術措施：①建立壓差和黏吸作用下的套銑管柱防卡力學模型，合理確定泥漿的密度。②計算管柱在不同井深條件最長的靜止時間和最小的活動距離，定時活動套銑管。③配套套銑管液壓活動裝置，有效地預防卡鉆事故的發生。

2.7 研究套損部位的引入技術

(1)小通徑套損井擴徑打通道技術。對于套損通徑在90 mm以上的套損井，采用現有修井技術打開通道，在套損部位下入示蹤器，使套損部位上下套管基本處于同一軸線上。由于示蹤管的示蹤引導作用，套銑鞋能順利通過變點，實現套損部位引入。

(2)套銑引入法。對套損通徑小于90 mm的無法打開通道的套損井，采用專用的防丟魚套銑鞋[4]直接套銑引入，保證小通徑套損井取換套施工不丟魚。當套銑到斷口時起出，采用防丟魚套銑鞋對斷口進行套銑引入，由于防丟魚套銑鞋的喇叭腔有拔引找正收魚的作用，加之套銑管超強的扶正作用，當套銑鞋接觸魚頭后，繼續鉆進，魚頂便會由外向里逐步被收入套銑鞋內，一般套銑進尺3～5 m，下部套管便可順利引入。

2.8 研發套管打撈切割一體化工具

取換套作業切割、取套分別進行時，要起下兩趟管柱才能完成一次取套任務，而且可能會出現試提、倒扣時套管柱從套損位置提出，以及倒扣時容易把套管柱倒散造成重復打撈等事故。打撈切割一次完成技術可以減少套銑管在井內的停留時間，防止卡鉆事故的發生。

2.9 成立專業化的施工隊伍

取換套施工作業工藝復雜，施工風險高，期間要多次更換鉆具，對現場設備的要求也比較高，各種工具也比較專業化，因此要成立專業化的施工隊伍，以提高取換套施工的成功率。

3 結論

(1) 裸眼井取換套技術是治理淺層套損井最有效、最徹底的套管修復技術。

(2)裸眼井取換套技術關鍵在于示蹤工藝優化以及提高套銑效率上，防止丟魚和卡鉆是提高裸眼取換套作業成功率的重要因素。

(3)油水井打通道是套損井修復和裸眼取換套技術實施的前提條件，因此必須加強打通道技術研究和應用。

[1] 高國華.試油與大修技術[M].北京:石油工業出版社，1999：171-172.

[2] 陳民.深部取套工藝及應用[J].大慶石油地質與開發，2001，20(3)：58-59.

[3] 李天太.鉆井工程技術(下)[M].北京:石油工業出版社，1999：26-35.

[4] 劉國軍.大慶油田φ139.7mm套管深部取換套技術[J].石油鉆采工藝，2004，26(3)：35-38.

[5] 吳華，唐世忠，梁新欣，等.大港油田產能井固井質量技術研究與應用[J].石油地質與工程，2014，28(1)：129-131.

[6] 李耀輝，郭學毅.蘇丹17區Abu Gabra-6井固井技術實踐[J].石油地質與工程，2014，28(2)：123-125.

編輯：李金華

1673-8217(2015)06-0114-03

2015-04-28

張高峰，高級工程師，1971年生，1995年畢業于石油大學(北京)石油工程專業，在讀碩士研究生，現從事井下作業技術管理工作。

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