小修定位取換套工藝技術(shù)研究

馬文靜，張志剛，伍浩文，劉水淼，劉濤

中國石油冀東油田分公司井下作業(yè)公司（河北唐山 063299）

隨著油田的不斷開發(fā)與生產(chǎn)，修井作業(yè)過程中外力作用以及油藏本身?xiàng)l件變化等各種因素的影響［1］，造成套管腐蝕、損壞、錯斷等現(xiàn)象逐年增多。常用的套損井修復(fù)技術(shù)有套管補(bǔ)粘技術(shù)、套管懸掛加固技術(shù)、倒扣取換套技術(shù)等，其中取換套技術(shù)是目前恢復(fù)油井正常生產(chǎn)較徹底的一種套管修復(fù)技術(shù)［2］。目前國內(nèi)各油田通常采用下加重管對目標(biāo)點(diǎn)以下套管進(jìn)行加重鎖定的方式實(shí)現(xiàn)定位取套［3］，其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單、倒扣位置準(zhǔn)確；缺點(diǎn)是對套管的內(nèi)通徑要求較高、施工周期長、容易出現(xiàn)復(fù)雜化。據(jù)統(tǒng)計，冀東油田近幾年來大修取換套施工的井次中，一次倒扣完成取套作業(yè)的僅占50%，每次實(shí)際取出的套管根數(shù)不確定，往往要進(jìn)行多次倒扣打撈作業(yè)才能取套至設(shè)計深度，容易出現(xiàn)取套作業(yè)復(fù)雜化，延長了施工周期，增加了施工成本，且大修動力緊缺，因此需研究小修定位取套技術(shù)來滿足生產(chǎn)需求。

1 定位取套技術(shù)原理及工藝流程

1.1 技術(shù)原理

定位取套工具組成:下錨定裝置+補(bǔ)償器+安全保護(hù)器+接箍定位器+行星減速器+上錨定裝置+反扣鉆桿，組合示意圖如圖1所示。

圖1 定位取套工具組合示意圖

將取套工具連接反扣鉆桿下入預(yù)定深度，定位器確定套管接箍位置，反向旋轉(zhuǎn)鉆具，上錨定裝置錨定上部套管形成反向作用力，扭矩經(jīng)行星減速器增大并且方向改變?yōu)檎蛐D(zhuǎn)；正向扭矩經(jīng)定位器、補(bǔ)償器傳至下錨定裝置，下錨定裝置錨定下部套管形成正向作用力；上錨定裝置的反作用力與下錨定裝置的正作用力相對作用形成卸扣作用力；倒扣過程中套管的卸扣位移通過補(bǔ)償器來補(bǔ)償。

1.2 工藝流程

在脹套、磨銑、通井、刮削等前期井筒準(zhǔn)備工作達(dá)到設(shè)計要求后，按以下工藝流程實(shí)施定位取套。①封隔油層。根據(jù)井筒條件，在油層套管水泥返高以下丟封隔器或注灰塞封隔油層。②解除油層套管井口應(yīng)力。根據(jù)油層套管懸掛類型選擇解除套管井口應(yīng)力的方式。冀東油田常用的套管懸掛方式有3種：一種是套管懸掛器懸掛，采用拆除井口及套管頭下法蘭頂絲，試提解除套管井口應(yīng)力的方式，若套管懸掛器無法提出則采用切割井口套管的方式解除井口應(yīng)力；第二種是分瓣椎體懸掛，直接上提套管，取出分瓣椎體懸掛器，解除井口應(yīng)力；第三種是環(huán)形鋼板焊接懸掛，采用切割環(huán)形鋼板的方式解除井口應(yīng)力。③定位倒扣。下入取套工具組合，定位器下至套管漏點(diǎn)以下一根套管，實(shí)施定位倒扣。④打撈取套。用套管倒扣撈矛撈獲套管并上提取套深度的套管載荷，反轉(zhuǎn)完全卸扣，起出套管。⑤回接套管。準(zhǔn)確丈量取出套管的長度，下入與取出套管規(guī)格和長度一致的套管，進(jìn)行套管回接。

2 定位取換套工藝技術(shù)優(yōu)勢

通過現(xiàn)場大量的試驗(yàn)證明小修定位取換套工藝與常規(guī)大修取、換套工藝相比具有一定的技術(shù)優(yōu)勢，具體見表1。

表1 取、換套工藝對比情況表

3 小修定位取套技術(shù)應(yīng)用條件

3.1 井身結(jié)構(gòu)

小修定位取套不適合裸眼段取換套，由于裸眼段取套魚頂丟失的風(fēng)險大，需結(jié)合套銑、下示蹤管、下技術(shù)套管等復(fù)雜工藝技術(shù)，對設(shè)備提升能力以及驅(qū)動裝置的驅(qū)動能力要求較高，所以小修定位取套應(yīng)選擇有技術(shù)套管的井且取套位置在油層套管水泥返高以上。

3.2 井筒條件

定點(diǎn)取套工藝技術(shù)對套管內(nèi)通徑要求較高，需保證工具串順利下至設(shè)計取套位置，對于取套井段及上部套管存在套變的井，需結(jié)合脹套、磨銑等打通道工藝技術(shù)處理井筒，在使用大于取套工具最大外徑2～4 mm 的通井規(guī)能順利通過的情況下，可應(yīng)用定位取套工藝技術(shù)。

3.3 取套深度

小修動力采用液壓鉗作為驅(qū)動裝置，反向旋轉(zhuǎn)鉆具時行星減速器增大3 倍扭矩，以常用的139.7 mm（5.5″）和177.8 mm（7″）套管為例，最佳上扣扭矩參數(shù)見表2，套管卸扣扭矩一般比上扣扭矩大30%～60%［8-9］，定位倒扣符合現(xiàn)場施工需求。但綜合考慮小修設(shè)備提升能力和定位倒扣所卸松的套管絲扣承擔(dān)上部套管重力的實(shí)際情況，套管在軸向載荷作用下，各牙螺紋上的受力很不均勻［10］，為避免套管絲扣損傷，影響對扣后套管的使用性能，所以推薦應(yīng)用于淺部位取套。

表2 常用套管上扣扭矩參數(shù)表

4 應(yīng)用實(shí)例

南堡13-XX井，技術(shù)套管規(guī)格及下入深度D244.5 mm×1 602.44 m，油層套管規(guī)格及下入深度139.7 mm×3 176 m，水泥返高1 304 m，人工井底3 154.75 m，測試結(jié)果顯示177.4 m附近套管存在漏點(diǎn)，為恢復(fù)本井生產(chǎn)，對套漏點(diǎn)進(jìn)行取換套施工。

第1 步打懸空塞，注灰，完成灰面1 609.42 m。第2 步解除套管預(yù)應(yīng)力，本井為套管懸掛器懸掛，拆除井口及套管頭下法蘭頂絲，試上提500 kN，因銹蝕，管柱拉伸1 cm 卸除套管預(yù)應(yīng)力未成。第3 步切割井口套管，下YGD-116 mm 割刀進(jìn)行井口套管切割，丈量魚頂至懸掛器上平面1.515 m，起出懸掛器丈量0.6 m。第4步定位倒扣，下入定位倒扣工具組合，上提管柱，完成接箍定位器深度180.82 m，反轉(zhuǎn)鉆桿，錨定器處于錨定狀態(tài)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)觀察套管開始反轉(zhuǎn)，卸扣8 圈，正轉(zhuǎn)管柱1 圈，取套工具解除錨定，起出工具組合。第5 步打撈套管，下139.7 mm（5.5″）套管撈矛，撈獲套管，上提負(fù)荷55 kN，反轉(zhuǎn)套管完全卸扣，起出139.7 mm（5.5″）套管16根，檢查末根套管存在破損。第6 步套管回接，下入與取出套管規(guī)格和長度一致的套管，底部接套管回接器，當(dāng)接近套管魚頂時，緩慢下放，輕探魚頂，當(dāng)原負(fù)荷下降1～3 kN 時，上提5 cm，邊正轉(zhuǎn)邊緩慢下放，當(dāng)確認(rèn)套管公扣進(jìn)入母扣時，觀察負(fù)荷變化情況，當(dāng)負(fù)荷上漲時，繼續(xù)平穩(wěn)緩慢旋轉(zhuǎn)25圈，并標(biāo)記管柱下放深度，完成套管回接。

實(shí)施小修定位取換套作業(yè)后，驗(yàn)套合格，下入完井管柱正常生產(chǎn)，恢復(fù)油井產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)了倒扣深度準(zhǔn)確、一次倒扣成功的目的。經(jīng)統(tǒng)計大修動力實(shí)施淺部位取換套平均作業(yè)周期為32.5 d，小修動力定位取換套平均施工周期21 d，單井次節(jié)約作業(yè)周期11.5 d，節(jié)省占井周期折合產(chǎn)值14.6 萬元，單井次節(jié)約大修動力創(chuàng)產(chǎn)值70.4萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)束語

影響取套一次成功率的因素較多，包括井身結(jié)構(gòu)、套變情況、施工參數(shù)等。通過小修定位取換套技術(shù)研究，在適用井型、工藝流程、井口應(yīng)力解除方式、施工參數(shù)控制等方面提出有針對性的技術(shù)措施，可實(shí)現(xiàn)取套深度準(zhǔn)確、一次取套成功的目的。該工藝有效避免了取換套作業(yè)復(fù)雜化，既縮短作業(yè)周期，又大大提升小修作業(yè)施工能力，具有很好的推廣應(yīng)用前景。