液壓套管整形技術(shù)礦場(chǎng)試驗(yàn)與應(yīng)用

司 濤,常家玉

(1.中石化勝利油田分公司臨盤(pán)采油廠,山東臨邑251507;2.酒鋼集團(tuán)榆中鋼鐵公司蘭泰公司,蘭州730050)

液壓套管整形技術(shù)礦場(chǎng)試驗(yàn)與應(yīng)用

司 濤1,常家玉2

(1.中石化勝利油田分公司臨盤(pán)采油廠,山東臨邑251507;2.酒鋼集團(tuán)榆中鋼鐵公司蘭泰公司,蘭州730050)

介紹了液壓整形技術(shù)修復(fù)套管的工作原理、技術(shù)參數(shù)、技術(shù)特點(diǎn)和適用條件。3口井的礦場(chǎng)應(yīng)用表明,該項(xiàng)技術(shù)作業(yè)成本低,操作方便,對(duì)較輕程度的套變井修復(fù)成功率高,具有推廣價(jià)值。

:套管;液壓整形;原理;應(yīng)用

油、氣、水井投產(chǎn)后,隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)和開(kāi)發(fā)方案的調(diào)整及實(shí)施,特別是實(shí)施注水開(kāi)發(fā)的油藏,由于地質(zhì)、工程和管理?xiàng)l件不同,套管損壞非常普遍,嚴(yán)重影響油井正常生產(chǎn)[1],因此修復(fù)損壞套管已成為油田開(kāi)發(fā)中的一項(xiàng)重要任務(wù)。

近幾十年來(lái),套管損壞的修復(fù)工藝有了很大進(jìn)展,并形成了不同的工藝系列,如整形擴(kuò)徑技術(shù)、取換套技術(shù)、堵漏技術(shù)、補(bǔ)貼技術(shù)、小套管加固技術(shù)和爆炸治理技術(shù)等,這些工藝技術(shù)可單獨(dú)使用,也可組合使用,其中套管整形是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前套管整形技術(shù)主要有機(jī)械整形和爆炸整形2類(lèi)。爆炸整形技術(shù)的用藥量較難把握,變形處的套管壁厚不均,爆炸位置不準(zhǔn)確,不可避免地會(huì)對(duì)套管造成極大的破壞;機(jī)械整形中的梨形器擴(kuò)脹技術(shù)、套管磨銑技術(shù)、偏心輥?zhàn)诱渭夹g(shù)、旋轉(zhuǎn)震擊技術(shù)等,普遍存在損傷套管、犧牲套管厚度、難以恢復(fù)原通徑、施工周期長(zhǎng)、投資大等問(wèn)題。液壓套管整形新技術(shù)克服了上述缺點(diǎn),能將套管恢復(fù)到原有的通徑,不會(huì)損壞套管,還會(huì)增加套管強(qiáng)度。

1 基本原理與技術(shù)特點(diǎn)

1.1 基本原理

液壓套管整形系統(tǒng)主要由液壓整形器和增壓器組成,結(jié)構(gòu)如圖1。整形器上有數(shù)百個(gè)變徑鋼球按一定的規(guī)律排列,將整形工具在地面連接好,用油管送到井內(nèi)預(yù)定位置,遇阻時(shí)用泵車(chē)向油管內(nèi)加壓15～40 M Pa,地面液壓動(dòng)力經(jīng)多級(jí)增壓后在脹壓整形器上產(chǎn)生10 000 kN以上的脹壓力,使數(shù)百個(gè)鋼球變徑后以一定的規(guī)律排列并順勢(shì)向下滾動(dòng),將套管內(nèi)壁滾壓到預(yù)設(shè)尺寸。完成一次加壓擴(kuò)徑后,地面泄壓,鋼球收回,下放管柱,再重復(fù)加壓、泄壓并下放管柱,直到工具能夠完全通過(guò)變形位置。提出工具后,可根據(jù)工藝要求下入大一個(gè)級(jí)別的整形器重復(fù)以上操作,直到套管整形達(dá)到要求為止。

圖1 液壓套管整形器結(jié)構(gòu)

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

液壓套管整形器規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)如表1。

表1 液壓套管整形器規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

a) 能夠恢復(fù)套管圓柱形狀。

b) 能保護(hù)套管,增加套管強(qiáng)度,大多數(shù)井整形后不需要再加固。

c) 小修設(shè)備即可施工,周期短,環(huán)保,安全。

1.4 選井條件

a) 套管無(wú)嚴(yán)重錯(cuò)斷、坍塌和嚴(yán)重破裂。

b) 套管變形處最小通徑和壁厚大于?80 mm ×1.8 m,深度<3 500 m。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 施工井例

a) 井例1 臨952X22井正常生產(chǎn)時(shí)日產(chǎn)液20 m3,日產(chǎn)油6.5 t,含水68%,生產(chǎn)層位沙二下,生產(chǎn)井段3 160.2～3 212.4 m,油層套管?139.7 mm ×3 280 m,壁厚9.17 mm,2008208215出水,根據(jù)水性資料分析認(rèn)為套破,2008209井溫測(cè)井資料顯示1 390.0～1 425.0 m套破,對(duì)套破井段實(shí)施膨脹管補(bǔ)貼。通井施工用?114 mm通井規(guī)通至井底無(wú)遇阻顯示,用?118 mm通井規(guī)在1 408 m遇阻,分別下入?118 mm、?120 mm脹管器及?118 mm銑錐整形通過(guò)套破位置,再下入?118 mm通井規(guī)于1 420 m遇阻,分析原因?yàn)樘灼铺幗?jīng)機(jī)械整形后彈性恢復(fù),補(bǔ)貼施工無(wú)法實(shí)施。2008209220下入?117 mm液壓整形工具至1 414 m遇阻加壓30 kN,地面加壓20 M Pa,泄壓后提放管柱,重復(fù)操作9次,在1 412～1 423 m井段進(jìn)行整形后,提出整形工具下入?118 mm×3 m通井規(guī)通至2 000 m無(wú)遇阻顯示,至2008210214完成膨脹管補(bǔ)貼工藝施工,下泵投產(chǎn)至今正常生產(chǎn)。

該井例表明,液壓整形器在套變處對(duì)套管進(jìn)行變徑滾壓,較機(jī)械整形擴(kuò)徑范圍大;在上百個(gè)鋼球反復(fù)滾壓套管內(nèi)壁的過(guò)程中,可在鋼球與套管的接觸點(diǎn)及其附近將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能,產(chǎn)生上千度的高溫,然后又在油水中急速降溫,降低了套管壁的彈性回縮。

b) 井例2 2009204商8213井通井作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)套管在1 477.95 m彎曲,井溫測(cè)井資料顯示井深1 460～1 490 m套破,油層套管?139.7 mm×2 256 m,壁厚7.72 mm。先對(duì)套變井段實(shí)施液壓整形,打開(kāi)通道,再對(duì)全井下入小套管加固,以恢復(fù)高壓注水。對(duì)變形套管上部進(jìn)行刮削、洗井后下入?115 mm液壓整形工具,每下入20根油管向油管內(nèi)灌滿水,至1 477 m遇阻后,油管加壓15 M Pa,放壓并提放管柱重復(fù)10次,在1 477～1 487 m井段整形后,下入?119 mm液壓整形工具使套管內(nèi)徑擴(kuò)至?120 mm,下入?118 mm×2 m通井規(guī)通至井底深2 102 m。整形后順利實(shí)施小套管加固工藝,固井、重射孔后該井恢復(fù)正常注水。

該井例表明,液壓整形可有效解決套管彎曲和不對(duì)稱(chēng)變形[223],對(duì)套管無(wú)損傷,效率高。

c) 井例3 夏522103井正常生產(chǎn)時(shí)日產(chǎn)原油4.5 t,含水61%,生產(chǎn)層2 667.4～2 700.5 m,油層套管?139.7 mm×2 896 m,壁厚9.17 mm,20092 05201出水后下入?114 mm通井規(guī)在井深1 596 m遇阻加壓30 kN未通過(guò),上提遇卡,解卡提出通井規(guī),通井規(guī)彎曲變形,改下入?95 mm通井規(guī)至井底無(wú)遇阻顯示,井溫測(cè)井資料顯示1 480～1 600 m套破,上部以套漏為主,下部30 m彎曲變形,1 596 m套管破裂,套變井段通徑>95 mm。

先采用機(jī)械整形,下入?110 mm銑錐在1 590～1 620 m反復(fù)磨銑后分別下入?116 mm、?118 mm脹管器在1 596 m上下往復(fù)脹擊后,下入?114 mm通井規(guī)在1 596 m仍遇阻。改用液壓整形,下入?89 mm N80級(jí)油管1 800 m,試壓30 M Pa合格后,刮管、洗井,下入?115 mm液壓整形器至1 574.47 m遇阻,加壓15 kN,井口加壓10 M Pa,放壓后提放管柱15次,整形井段1 574.47～1 594.86 m,整形至1 596 m加壓后加重30 kN整形器通過(guò),上提有卡阻,重復(fù)加壓、放壓數(shù)次整形無(wú)效。

該井例表明,對(duì)于套變類(lèi)型復(fù)雜的井,套管破裂處經(jīng)銑錐磨銑后形成卷邊,破裂程度加劇,致使液壓整形器無(wú)法恢復(fù)套管原有形狀和尺寸是該井整形失敗的技術(shù)原因。

2.2 施工注意事項(xiàng)

a) 施工用油管、現(xiàn)場(chǎng)用泵和罐車(chē)必須性能良好,符合設(shè)計(jì)要求,油管柱密封試驗(yàn)壓力>30 M Pa。

b) 整形前要對(duì)套變位置上部的套管刮削,洗井,清除套管內(nèi)壁雜物。

c) 對(duì)存在漏失、溢流或吐砂的井要先堵漏、壓井或穩(wěn)砂后再進(jìn)行整形施工。

3 結(jié)論

1) 液壓套管整形技術(shù)可處理任意長(zhǎng)度的多點(diǎn)套變,能有效解決套管彎曲問(wèn)題。

2) 經(jīng)銑錐、爆炸或其他原因造成的套管卷邊、倒刺、破裂嚴(yán)重等,液壓整形效果不明顯。

3) 對(duì)需要進(jìn)行復(fù)合整形的套變井宜先采用液壓整形技術(shù)。

4) 液壓套管整形器設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便,經(jīng)濟(jì)效益高。

[1] 蘇學(xué)斌.2005最新石油修井工藝[M].北京:當(dāng)代中國(guó)文化音像出版社,2005.

[2] 張全勝.油田套管損傷的治理技術(shù)研究[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2008,37(6):20223.

[3] 霍志欣,王木樂(lè),王奎升,等.非均勻地應(yīng)力下的套管損壞機(jī)理[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2008,37(3):65269.

Field Experiment Power and Application of Casing Shaping by Hydraulic Techn ique

SI Tao1,CHANG Jia2yu2
(1.L inpan Oil Production Plant,Sheng liOilfield Com pany of Sinopec,L inyi 251507,China; 2.Lanlai Com pany,Yuzhong Steel Co.of Jiuquan Steel Grup,Lanzhou 730050,China)

A study on the hydraulic casing repair shaping technique and its working p rincipal, technical parameter,technical characteristics and app lication condition.Three wells in the field app lications indicated that the technology has low cost,easy operation,high success rate fo r re2 pairing lesser extent casing defo rmation w ell,the popularized app lications is p rospected.

casing;hydraulic shaping;p rincip le;app lication

book=72,ebook=72

TE931.2

:B

100123482(2010)0120084203

2009207201

司 濤(19742),男,山東濟(jì)南人,工程師,1994年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)石油勘探專(zhuān)業(yè),從事修井作業(yè)技術(shù)工作, E2mail:lpstao@yahoo.com.cn。