套管無損整形技術在套損井中的應用

李剛 楊沖 劉月飛 趙傳軍 陳奇

摘要：針對目前套管變形井常規整形過程中遇到的實際問題，根據機械滾壓整形原理，發明制作了鋼珠整形器，創新了機械整形工藝技術，通過整形器鋼珠按一定規律順次滾壓，實現了套管無損整形，有效解決了常規整形過程中套管錯斷開窗、整形效率低等問題，是套管整形技術的一項突破。

關鍵詞：套損井;鋼珠整形器;無損整形技術;

1. 引言

隨著大慶油田開發進入中后期，套損井數量逐年增加，目前解決套損的整形技術主要有爆炸整形、液壓整形、機械整形等。其中爆炸整形火藥用量很難把握，且整形方向無法控制，整形成功率偏低;液壓整形鉆具承壓要求高，需逐級整形，整形效率較低。機械整形應用最為普遍，目前使用梨形脹管器、偏心輥子整形器、旋轉震擊整形器等常規整形工具，施工過程易卡阻，存在工藝繁瑣、周期長、成本高等問題。套管無損整形技術可有效解決常規整形工藝的缺陷，可廣泛應用于套管變形井整形。

2.套管無損整形技術的技術原理與技術優勢

2.1套管無損整形技術的技術原理

套管無損整形技術采用鋼珠整形器對變形套管進行滾壓整形，鋼珠整形器主要包括順次連接的上接頭、短接部、引錐部。上接頭用于連接上部鉆具;短接部包括短接部套體、短接部套體內部的短接部芯軸，短接部套體開有多列通孔，每個通孔內連接有鋼珠固定套，鋼珠固定套內裝有可滾動的鋼珠，固定于短接部芯軸弧形凹槽內;引錐部與短接部結構一致，成錐形結構，整形過程中可嵌于套管變形處，起引領作用，防止磨銑過程中套管開窗。

2.2 套管無損整形技術的技術優勢

隨著大慶油田開發進入中后期，套損井數量逐年增加，目前解決套損的整形技術主要有爆炸整形、機械整形、液壓整形等。

機械整形應用最為普遍，可解決大部分套管整形問題，但對于一些特殊井況存在不適用性，目前主要使用梨形脹管器、偏心輥子整形器、旋轉震擊整形器、銑錐等常規整形工具，分為沖脹整形和磨銑整形。沖脹整形施工過程需2mm級差逐級整形，工序繁瑣，施工周期長，整形效率低，且沖脹過程需要多次快速下放和拔負荷，對修井機提升系統損害大，且易卡鉆，存在安全隱患;對于淺層套管變形，由于鉆具懸重輕，沖脹力小，往往無法沖脹通過，整形效果差，沖脹整形存在不適用性。

磨銑整形可以解決沖脹整形效率低的問題，但對套管損傷大，磨銑整形后造成套管破裂漏失，需采用套管補貼進一步修復破損套管。采油廠一部分井需要上、下返封堵，套管補貼后通徑變小，無法滿足上、下返封堵需要，該類井多數報廢處理;淺層非封固段套管變形井，磨銑整形易造成套管錯斷、脫扣，后續處理工藝復雜，甚至造成通道丟失，無法修復。

液壓整形可解決機械整形淺層套管變形適用性差和對套管損傷大的問題，但液壓整形需使用高壓流體推動液缸工作來實現套管整形，鉆具使用2 7/8加大油管，對鉆具承壓性能要求高，施工中存在鉆具斷脫風險，同時液壓整形需要逐級整形，工序繁瑣，整形效率低;對于套管彎曲井段整形效果差，存在不使用性。

套管無損整形技術采用鋼珠整形器，將數百個鋼球按一定規律排列，在轉盤扭矩及管循環壓力的作用下，整形鋼球以一定的排列規律向下滾動，對套管內壁滾壓整形，恢復至設計要求通徑。套管無損整形技術是機械整形技術的一項突破，有效解決了上述幾種整形工藝施工過程中存在的缺陷，鉆具使用2- 7/8反扣鉆桿，整形工具操作簡單;對套管損傷小，有效避免了整形過程中套管錯斷與開窗;鋼珠整形器尺寸可以隨意組合，整形工序簡單，施工效率高;整形后套管試壓合格，能夠滿足油藏開發需求。該整形工藝可廣泛應用于Φ105mm以上套管變形井。

4.施工工藝及要求

4.1下井前檢查

鋼珠整形器在下井前要做到如下檢查：（1）整形器最大外徑、引錐部最小外徑直徑及其長度尺寸要達到技術參數要求;（2）全部鋼珠能夠靈活滾動;（3）短接部及引錐部尺寸由小到大逐級增加。

4.2施工步驟及要求

鋼珠整形器在施工中的具體步驟及要求為：（1）鉛模打印，初步落實套管變形部位的深度、通徑等參數，對套損類型進行初步分析;（2）下鉆桿筆尖核實套管變形部位是否有落物夾持，如有落物將落物擊至變點以下進行下一步處理;（3）十六臂測井，進一步核實套管變形部位深度、通徑、變形段長度等參數;（4）根據測井結果，合理組合鋼珠整形器尺寸，將鋼珠整形器與φ73mm鉆桿連接下井，要求上緊各連接螺紋;（5）當鋼珠整形器下至變點以上10m時，降低鉆柱下放速度，鉆柱下放速度不高于 0.5m/min;（6）鋼珠整形器下至變點，輕探遇阻，根據夾持力情況判斷引錐部分能否進入變形點;（7）確定引錐部分能夠進入變形點，上提鉆具調整鉆壓為5kN，開泵循環，啟動轉盤對變形點進行滾壓整形，轉速為50-80r/min，鉆壓不超過10kN，直至整形通過變點。

5. 現場應用及效果分析

套管無損整形技術目前在大修施工中試驗應用了20井次，成功17井次，整形通過后φ118*5000mm通井規順利通過變形井段，經試壓合格，能夠滿足油藏開發需要。前期選擇3口φ110mm以上通徑的套管變形井對工具進行可靠性能效果評估試驗，一次性整形至φ20mm，磨銑通過變點后鋼珠整形器無破損、鋼珠無掉落現象，證實工具結構性能沒有問題。在套損通徑為φ105mm至φ110mm的14口井中開展現場試驗，一次性整形成功12口井，一口井整形失敗，該井套損井段4m，彎曲嚴重且變形位置有套管接箍，證實長井段彎曲變形，套管接箍處變形不適合采用該整形工藝。后期選擇3口φ95mm至φ105mm套管變形井對工具進行技術極限整形能力試驗，整形成功1口井，失敗2口井，證實φ105mm以下套管變形井不適合采用該整形工藝，且現場施工分析5-1/2套管變形至φ105mm以下，套管基本破裂，整形前無法滿足試壓要求，沒有必要使用套管無損整形工藝。

6. 結論

結論一：針對套管變形井整形擴徑過程中遇到的疑難復雜情況，研究應用了鋼珠整形器，對套損井段進行滾壓無損整形，成功解決了沖脹整形、磨銑整形以及液壓整形等常規整形工藝面對不同井況的不適用性，有效克服了常規整形施工中的缺陷，取得了良好的現場應用效果。

結論二：針對φ105mm以上套管變形井，該無損整形工藝效果明顯，對套管損傷小，整形效率高，在此類井整形施工中可推廣應用。

結論三：套管無損整形工藝尚有不足之處，目前針對φ105mm以下的套管變形井、套損長度大于4m的變形井、接箍位置套管變形井整形效果不顯著，還應通過技術攻關進一步改進工具的結構，進一步增強該整形工藝的適用性。

參考文獻

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