套管回接裝置的設計制造及應用

楊洪波，張啟峰，賈興德，杜志偉

（西部鉆探國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830026）

套管回接裝置的設計制造及應用

楊洪波*，張啟峰，賈興德，杜志偉

（西部鉆探國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830026）

井內套管柱發生脫扣、斷裂等事故致使無法正常進行固井時，應用套管回接裝置重新對扣回接進行固井補救，是快速有效處理固井事故的重要方法。通過對哈薩克斯坦熱迪拜油田Z4227井二級固井事故進行分析，自主設計制造套管回接裝置，通過加強引導、扶正和密封作用，成功實現回接。實踐表明，該裝置密封性能良好，操作簡單，成本低，對類似事故具有實際參考價值。

套管回接裝置；回接節箍；引錐；設計制造

哈薩克斯坦熱迪拜油田Z4227井是一口開發直井，?216mm井眼完鉆井深2231.00m，?168.3mm× 8.9mm完井套管下深2230.50m，分級箍位置984.63～985.50m。一級固井完成后，投重力塞，逐步憋壓至24MPa分級箍不能正常開孔，導致無法進行二級固井。測聲幅顯示水泥塞面為1321.50m(一級固井發生井漏)，將分級箍和上部套管倒扣撈出，井內魚頭為168.3mm套管公扣(節箍被撈出)，下入“套管串+分級箍”對扣失敗后，用?190mmB型鉛模進行打印，根據印跡分析，魚頭嚴重不居中(圖1～圖2)，直接下入套管串無法正常對接，需制造特殊工具進行回接。

圖1 ?190mmB型鉛模印跡圖

圖2 魚頭示意圖

1 設計思路

(1)套管回接裝置必須實現引扣撥正與對扣旋緊雙作用。(2)套管回接裝置材質采用套管同級別鋼材加工。(3)考慮到套管回接裝置與井內分級箍位置很近，須具備扶正效果。(4)考慮到下入套管串回接時連接絲扣處將堆積泥巖，因此回接工具必須具備自潔洗扣功能；(5)密封效果良好，回接完成能滿足試壓要求。(6)結構簡單且滿足完井作業要求。(7)成本低廉且實用效果良好。

2 設計過程

(1)套管回接裝置由回接節箍和引錐兩部分構成：?203mm回接節箍相當于套管柱的特制雙母接頭，為打撈套管柱的一部分，其上部與回接套管柱連接，下部用于回接魚頭；引錐引用對扣接頭原理，直徑為?127mm× 108.6mm，錐頂開孔直徑為?20mm，可循環，其作用是引導和撥正魚頭進入回接節箍，引錐坐掛在回接節箍內環形掛環上，通過上部套管旋扣壓緊固定，回接成功固井候凝鉆完分級箍后，將回接節箍與引錐的懸掛部分進行磨銑，引錐將掉落至人工井底，不需進行再次打撈。

(2)回接節箍為雙母扣，扣型與套管扣一致，均為OTTM扣，下部設計45°倒角引鞋，便于“進魚”；回接節箍本體加工20cm×2.5cm×0.8cm排屑槽，為回接對扣前循環排砂提供水力通道。

(3)引錐位于套管回接裝置打撈螺紋中部加工4個?12mm自洗水眼，在對扣前開泵循環進行螺紋清洗。

(4)引錐直徑選擇：如圖3和圖4所示：H=1/2D母-D魚+1/2D公-8.9，2H=-112.8+D公，要滿足順利進魚必須H≥0;即D公≥112.8mm，選取H≥8mm，則D公≥112.8+16=128.8mm；因回接節箍內徑必須≥161mm，引錐與回接節箍內徑必須有一定的間隙Xmin，Xmin=8.9mm（套管壁厚）；求得D公應在128.8～（161-Xmin）之間選取，即D公=[128.8～（161-2Xmin）]=128.8～143.2mm；最終因地制宜選取D公=127mm（取材127mm鉆桿），計算H=7.1mm。

(5)除引錐采用127mmG105×9.19鉆桿加工外，其余構件均用35CrMo鋼制造，調制處理(硬度HB140～200),材質的抗拉強度須達70kN/cm2。

圖3 套管回接裝置（單位：mm）

圖4 回接示意圖

3 回接技術措施

(1)依據采油樹套管頭標準高度調節回接套管串長度；(2)計算碰頂、上扣方入；(3)下鉆至魚頂位置，緩慢旋轉引入“魚頭”，下放至上扣方入后記錄上扣圈數；(4)上滿扣后，上提試驗拉力不超過套管螺紋抗滑脫負荷的1/3；(5)試壓15MPa，穩壓30min；(6)投重力塞，開孔正常進行二級固井；(7)候凝48h后，下鉆鉆分級箍，引錐按照設計掉落至人工井底。

4 現場應用

熱迪拜Z4427井經套管倒扣打撈，魚頂位于1300.70m，采用“?216mm三牙輪鉆頭+?214mm近鉆頭扶正器”鉆具組合通井至1300.50m，充分循環清洗魚頂后起鉆。按照工藝技術要求將套管回接裝置連接好，管串結構為：?203mm套管回接裝置+?168.3mm套管×10.92m+?168.3mm分級箍×0.82m+?168.3mm套管串。下回接管串至距離魚頂3m，采用24L/s排量循環清洗魚頭，懸重470kN,緩慢下放管柱，核實碰頂方入，泵壓升高1MPa，確定引錐引魚成功，緩慢下放至對扣方入，繼續循環30min，利用自洗水眼噴射力清洗魚頭。停泵下壓20kN用轉盤緩慢上扣，懸重上升表明已開始上扣，記錄上扣圈數，上扣扭矩保持在15～20kN·m之間。轉盤上扣14圈后，液壓貓頭緊扣，最大上扣扭矩為54kN·m，證明緊扣完成，丈量方入下行8cm，上提懸重增加150kN,開泵憋壓15MPa，穩壓30min不降，確認回接成功。投重力塞，正常二級固井，事故解除。

5 結論和認識

(1)設計的套管回接裝置結構簡單,性能可靠,工藝技術容易掌握，操作方便。

(2)設計的套管回接裝置引錐有較強引導和撥正魚頭作用，自洗水眼能夠有效清潔魚頭，是該套管回接裝置的2個突出優點。

(3)套管回接裝置可以推廣應用到大修井套管修復和采油井套管更換等工藝復雜、成本較高的事故處理。

[1]顧軍.礦物固井技術[M].北京:石油工業出版社,1997.

[2]周全興.鉆采工具手冊(上、下冊)[M].北京:科學出版社,2002.

[3]鄒阿七,鄭惠如.平湖油氣田井口回接技術[J].石油鉆采工藝, 2011.

TE952

B

1004-5716(2015)12-0071-03

2014-12-26

楊洪波（1982-），男（漢族），四川遂寧人，工程師，現從事鉆井工程技術、鉆井施工工藝等方面的研究和管理工作。