套管修復(fù)配套工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

【摘要】經(jīng)過幾年的研究與實踐，在套管修復(fù)配套技術(shù)方面取得了很大的進(jìn)展和突破，形成了一整套套管修復(fù)技術(shù)，應(yīng)用于生產(chǎn)中，有效地保證了采油廠的生產(chǎn)運行。尤其是近年來在熱采區(qū)塊的套管配套修復(fù)技術(shù)方面進(jìn)行了一系列的研究和試驗。使該項技術(shù)得到了逐步完善。這些技術(shù)的推廣和應(yīng)用，推動了曙光工程技術(shù)處作業(yè)技術(shù)水平的整體發(fā)展和提高，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

【關(guān)鍵詞】套管修復(fù)；配套；經(jīng)濟效益

1、前言

遼河油田有眾多的熱采稠油區(qū)塊，曙光油田就是其中之一。作為曙光油田的服務(wù)單位-曙光工程技術(shù)處，正從常規(guī)的井下作業(yè)技術(shù)逐步向復(fù)雜措施領(lǐng)域延伸，針對套管修復(fù)、防砂、堵水、低產(chǎn)低效井開發(fā)等現(xiàn)場施工，逐步探索并形成特色技術(shù)。尤其在近年來，在套管修復(fù)配套技術(shù)方面進(jìn)行了一系列的研究試驗，該項技術(shù)得到了完善，并已取得了良好的效果，該項技術(shù)主要包括套管補貼技術(shù)和動力穩(wěn)定螺桿鉆具高效磨銑技術(shù)。本文主要從這兩方面闡述了套管修復(fù)配套工藝。

2、項目的提出

曙光油田是以開采稠油為主的油田，稠油產(chǎn)量占總產(chǎn)量的60%。長期以來，套管損壞已成為制約油田發(fā)展的一大障礙。大量的油井因套管損壞而報廢和停產(chǎn)，給油田帶來了巨大的經(jīng)濟損失。針對套管損失井的維修難度及工作量加大，常規(guī)技術(shù)已不能滿足現(xiàn)場需求，及時研發(fā)修井新工具、新方法是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。

3、套管修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1套管補貼技術(shù)

套管補貼工具（防滑脫）主要由液缸總成、脹管、密封機構(gòu)、補貼管、中心管、一級剪環(huán)、二級剪環(huán)等組成。

工作原理：當(dāng)工具下到補貼位置后，投球打壓，液缸下行推動脹管下行，上、下密封管沿脹管的錐面脹大，當(dāng)壓力達(dá)到15MPa時，脹管、密封機構(gòu)、補貼管之間擠緊，一級剪環(huán)剪斷。繼續(xù)打壓，密封管逐漸貼緊套管，當(dāng)壓力達(dá)到20MPa時，活塞剪釘剪斷，液缸繼續(xù)下移，直至球座上剪釘剪斷，球座的下移使滑塊滑落到活塞內(nèi)腔，補貼工具泄壓，從而解卡，上提管柱完井。完井后，留在井內(nèi)的脹管器、密封器、補貼管構(gòu)成完整的補貼管柱。

液壓脹管式套管補貼工具的技術(shù)參數(shù)及特點：

（1）套管補貼工具技術(shù)參數(shù)。φ177.8mm液壓脹管式套管補貼工具技術(shù)參數(shù)：外徑φ152mm，內(nèi)徑φ140mm～143mm，工具總長4.0m。

φ139.7mm液壓脹管式套管補貼工具技術(shù)參數(shù)：外徑φ115mm，內(nèi)徑φ100mm～105mm，工具總長4.0m。

補貼管材料相當(dāng)于N80鋼級套管材料，其熱力膨脹系數(shù)為12.4×10-6℃-1。

（2）預(yù)應(yīng)力補償。在熱采井的注汽開始，補貼管溫度高于套管溫度，補貼管受熱而產(chǎn)生的熱應(yīng)力高于套管受熱而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，由于補貼管兩端受到約束，補貼管內(nèi)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，該應(yīng)力使得密封管和脹管間擠脹得越發(fā)緊密。在注汽結(jié)束過程中，套管溫度高于補貼管溫度，補貼管受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力小于套管受熱而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，該應(yīng)力在補貼管內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得補貼管和套管間產(chǎn)生松動，這是造成補貼失效主要原因。因此，通過在補貼管上預(yù)加壓縮應(yīng)力的方式可提高該應(yīng)力線性方程的截距，避免補貼管和套管間由于溫度變化引起的松動，從而延長補貼井的生產(chǎn)壽命。

3.2動力穩(wěn)定螺桿鉆具高效磨銑技術(shù)

在以前的修井磨銑過程中，一般采用地面轉(zhuǎn)盤驅(qū)動和井下螺桿鉆水力驅(qū)動兩種方式，轉(zhuǎn)盤驅(qū)動需要大量的輔助設(shè)備，投資大；而普通螺桿鉆水力驅(qū)動在進(jìn)行磨銑工作時，由于轉(zhuǎn)數(shù)增加扭矩加大，以及下放管柱不平穩(wěn)而鉆壓過大憋壞螺桿鉆具，甚至造成管柱反轉(zhuǎn)鉆具脫落的井下事故，另外，普通螺桿鉆具的效率低，工作范圍受限制，為了解決上述問題，研制了動力穩(wěn)定螺桿鉆具。

3.2.1動力穩(wěn)定螺桿鉆具的主要結(jié)構(gòu)

從下到上依次為高效磨鞋、9LZ100-3.5Ⅱ型螺桿鉆具、配重管柱、穩(wěn)壓伸縮筒、防轉(zhuǎn)水力錨和油管組成。其中穩(wěn)壓伸縮筒外徑φ101.6mm，內(nèi)徑為φ80mm，頂部加裝排泄孔，端部加裝六邊形伸縮筒蓋，內(nèi)伸縮桿為六邊形，對頂角為76.8mm，中心孔眼φ60mm，活塞的水力壓力加上配重形成穩(wěn)定的鉆壓。水力錨的最大剛體直徑為φ140mm，方便磨銑碎屑返出，水力錨工作壓差為4MPa，當(dāng)壓力達(dá)到4MPa時，錨爪改成防轉(zhuǎn)動豎牙錨定在套管上，此時鉆具不能下放。

3.2.2工作原理

利用油管將鉆頭+螺桿鉆具+螺桿鉆過濾器+配重+穩(wěn)壓伸縮筒+防轉(zhuǎn)水力錨下入井內(nèi)，鉆頭遇到魚頂時，懸重下降，再下放一個伸縮距剎死剎車，泥漿泵循環(huán)液體，當(dāng)水力錨內(nèi)外壓差大于4MPa時水力錨工作，錨定在套管壁上，防止水力錨以上鉆具反轉(zhuǎn)，螺桿鉆具轉(zhuǎn)動帶動鉆頭轉(zhuǎn)動，此時穩(wěn)壓伸縮桿進(jìn)入伸縮筒內(nèi)，隨著磨銑進(jìn)尺，伸縮筒及工具下移，活塞在筒內(nèi)產(chǎn)生的水力壓力和配重工具懸重共同形成穩(wěn)定鉆壓，當(dāng)磨銑進(jìn)尺至一個伸縮距時，活塞到伸縮筒頂部，伸縮筒上部排泄孔露出，泵壓壓力下降，停泵下放一個伸縮距，再啟泵循環(huán)，繼續(xù)磨銑鉆進(jìn)直至完成施工任務(wù)。此項技術(shù)由于其功率大，可以連接各種鉆銑工具，使其有較寬的適用范圍，非常理想的效果。與常規(guī)技術(shù)相比大大提高了井下磨銑、套管修復(fù)等工作的速度，縮短了施工周期。

3.3.3技術(shù)參數(shù)

（1）大功率螺桿鉆具技術(shù)參數(shù)。型號為9 LZ100-3.5Ⅱ；適用井眼為120～161.7mm；馬達(dá)壓降為3.6MPa；輸出功率為15～25kW；鉆頭轉(zhuǎn)速為100～130r/min；輸出扭矩為1300N·m；最大鉆壓為24500N；推薦鉆壓為19600N；推薦流量為9～11L/s；鉆頭水眼壓降為1.0～3.4MPa；工作時間為100～160h；允許溫度為120℃；外徑尺寸為100mm；長度為3500mm。

（2）水力錨技術(shù)參數(shù)特點。最大外徑為φ140mm；工作壓力4MPa；長度450mm。

（3）伸縮筒技術(shù)參數(shù)和特點。外徑為φ101.6mm；伸縮桿六邊形對角為76.8mm；中心孔為φ60mm；最大允許工作壓差為10MPa；伸縮長度為2000mm。

4、現(xiàn)場試驗、實施應(yīng)用效果

2008年11月～12月，在曙光油田試驗并完成了2口油井的套管補貼施工。其中1口井在1193.87m處177.8mm套管縮徑至151.7mm，伴隨裂縫出砂；另一口井在1423.56m處177.8mm套管縮徑至151mm，套管破裂出砂，補貼后經(jīng)檢測，這2口井井眼均用φ135mm通井規(guī)通過；目前，這2口井均已下泵投產(chǎn)。

5、結(jié)論

現(xiàn)場使用效果證明，這一成果適合以蒸汽吞吐方式開采的稠油井進(jìn)行套管補貼作業(yè)，成功解決了稠油開采蒸汽吞吐導(dǎo)致套管變形的長停油井產(chǎn)能恢復(fù)問題，經(jīng)濟效益顯著，具有良好的應(yīng)用前景和使用價值。

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