套管外補(bǔ)貼工藝研究與應(yīng)用

李同勇(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

0 引言

海洋石油鉆井作業(yè)是一項高風(fēng)險、高成本的作業(yè)，在鉆井作業(yè)過程中，會遇到各種各樣的井下復(fù)雜情況或井下事故，而套管復(fù)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(dǎo)致套管下不到位或遇卡導(dǎo)致套管無法下放或拔出，由于套管質(zhì)量缺陷引起套管刺漏、裂紋、脫扣等，采用傳統(tǒng)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(yè)時間，少則7至8天，多則數(shù)10天，占用大量的人力、物力、財力，而采用套管外補(bǔ)貼工藝一般只需2至3天就可完成上述套管事故的補(bǔ)救工作，實現(xiàn)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(bǔ)貼工藝

1.1 工藝簡介

套管外補(bǔ)貼技術(shù)較早是修復(fù)淺層套管破裂和變形的。目前通過進(jìn)一步完善和發(fā)展，可以修復(fù)深部套管變形和錯斷、破裂，可以完全恢復(fù)原井的技術(shù)指標(biāo)和功能。應(yīng)用該技術(shù)前利用套銑鉆頭、套銑筒等工具，套銑套管外巖石和水泥環(huán)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(bǔ)接并固井[5]。套管外補(bǔ)貼工具是一種適用于不同尺寸和質(zhì)量套管的封隔器型補(bǔ)貼器，采用專用的外補(bǔ)貼工具對銑平端面的井下套管柱進(jìn)行回接密封，最終成為修復(fù)套管柱的永久部分留在井下，重建完整的套管管串，實現(xiàn)井筒的密封性。

1.2 工具分類及組成

目前套管外補(bǔ)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(guī)格[6]。

套管外補(bǔ)貼工具由外筒、內(nèi)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(hù)器和剪切銷釘；承載總成包括卡瓦組合和卡瓦控制環(huán)。套管外補(bǔ)貼器外筒下部的引鞋，方便補(bǔ)貼器下入時捕撈住經(jīng)磨銑平整的原套管；上部有連接套管的絲扣；中部為補(bǔ)貼器的延伸筒，可以根據(jù)需要調(diào)整切割位置和控制磨銑平整的原套管進(jìn)入補(bǔ)貼器的長度。密封總成的密封盤根由保護(hù)套封住，可以避免套管進(jìn)入補(bǔ)貼器時損壞密封盤根。承載總成的籃式設(shè)計可以在需要時進(jìn)行脫手，卡瓦控制環(huán)可以磨銑掉套管外部的毛刺。

1.3 工具原理

將套管外補(bǔ)貼工具連接在新套管下部，下入井中撈住原套管后，繼續(xù)下放外補(bǔ)貼工具直到不能再下行為止，在下放補(bǔ)貼工具的同時，井下原套管將補(bǔ)貼工具內(nèi)的密封保護(hù)套頂開，密封盤根罩住原套管外壁從而實現(xiàn)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(bǔ)貼工具一起構(gòu)成套管外補(bǔ)貼。

1.4 工藝優(yōu)點

套管外補(bǔ)貼工藝從井內(nèi)套管柱外面實現(xiàn)補(bǔ)貼回接，不損失原套管串內(nèi)徑；特殊的“L”型密封盤根設(shè)計可以實現(xiàn)雙向密封，最大限度保持補(bǔ)貼的完整性；擁有不同額定工作壓力、較寬范圍的補(bǔ)貼尺寸可選擇，可以滿足不同壓力等級、不同井身結(jié)構(gòu)的需要；補(bǔ)貼器的承載總成采用籃式設(shè)計，可以方便地?fù)谱〗?jīng)磨銑平整的井內(nèi)原套管柱，同時在需要的時候可以進(jìn)行脫手操作；套管外補(bǔ)貼工藝既能在半潛式平臺實現(xiàn)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(yè)前準(zhǔn)備

作業(yè)前需要獲得已下入的套管準(zhǔn)確及詳細(xì)的數(shù)據(jù)，如果套管外環(huán)空已經(jīng)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(huán)空水泥返高位置，以利于尋找切割點進(jìn)行切割作業(yè)。如果套管外環(huán)空沒有固井，則需進(jìn)行固井作業(yè)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(nèi)徑，為下入套管內(nèi)水力割刀切割套管作準(zhǔn)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(zhì)量問題導(dǎo)致座掛不住、密封總成不能密封等現(xiàn)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(shù)量和新下回接套管串的數(shù)量，以利于縮短套管作業(yè)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(rèn)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(jìn)入補(bǔ)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(nèi)水力割刀至預(yù)定深度切割套管；切割完后進(jìn)行套管內(nèi)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(cè)帶裙邊引子的領(lǐng)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(bǔ)貼器和新回接套管串的最終配長以提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.5 組合、下入補(bǔ)貼套管串

依次組合并下入套管外補(bǔ)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(xù)下放，剪切密封總成保護(hù)套銷釘后繼續(xù)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(xiàn)補(bǔ)貼器密封

組合并下入套管內(nèi)撈矛組合至原套管內(nèi)部，過提原套管15 t左右，把補(bǔ)貼器卡瓦向內(nèi)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(xiàn)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(nèi)對套管外補(bǔ)貼器進(jìn)行試壓，測試補(bǔ)貼器是否密封合格。試壓合格，完成套管外補(bǔ)貼工作[6]。

3 某井應(yīng)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(jīng)研究決定采用套管外補(bǔ)貼回接工藝進(jìn)行補(bǔ)救。在套管掛以下合適位置切割9-5/8″套管，采用套管外補(bǔ)貼回接套管工藝并實現(xiàn)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(huán)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(zhuǎn)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(bǔ)貼工具

(1)配套管補(bǔ)貼工具組合。

(2)下至22 m，最后一根套管上接頂驅(qū)和循環(huán)頭，繼續(xù)下至魚頂37 m。旋轉(zhuǎn)引魚頂進(jìn)入補(bǔ)貼內(nèi)，下壓至37.48 m(補(bǔ)貼器頂部密封在37.32 m，底部密封在37.48 m)上提確認(rèn)卡瓦卡牢魚頂，壓力測試13.79 MPa,10 min。

(3)拆升高短節(jié)與套管頭連接，提起防噴器和升高短節(jié)，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(yè)，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(bǔ)貼作業(yè)，從組合9-5/8″套管割刀組合到補(bǔ)貼完成，共用時15個小時，順利實現(xiàn)了套管的完整性，后續(xù)完井作業(yè)順利。

4 結(jié)論與建議

(1)套管外補(bǔ)貼工具結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)場操作方便，能大幅度減少處理事故的時間，提高生產(chǎn)時效。

(2)套管外補(bǔ)貼回接工藝從套管外進(jìn)行回接，不造成原套管串的內(nèi)徑損失，不影響后續(xù)施工作業(yè)的實施。

(3)套管外補(bǔ)貼工具具有雙向密封特點，密封性好。

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

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