套管打通道工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

張　軍

（勝利油田魯勝石油開發(fā)有限責(zé)任公司，山東東營257000）

套管打通道工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

張軍*

（勝利油田魯勝石油開發(fā)有限責(zé)任公司，山東東營257000）

通過對(duì)目前油田套損井和每年套損井增加數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，分析了套損井治理的重要性，對(duì)比幾種套管治理方式的成本、存在問題，確定套管打通道治理套損井的可行性，對(duì)套管打通道相關(guān)的技術(shù)參數(shù)、操作要求和注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，并對(duì)套管打通道的前景進(jìn)行了預(yù)測。

修井作業(yè)；套管；套磨銑；保護(hù)

1　概述

隨著油田的開發(fā)，油、水井的套管長期受地層壓力的擠壓，同時(shí)，套管還受地層水、修井液、酸液及其它入井液的侵蝕，再加上修井工藝不完善，這些因素都會(huì)造成部分油、水井套管不同程度的損壞。套管損壞是全世界的油田普遍存在的問題，由此而造成的危害和經(jīng)濟(jì)損失也是的十分驚人的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，勝利油田套管損壞井平均每年近400口，油水井的套管損壞，已經(jīng)成為制約油田發(fā)展嚴(yán)重的問題。

以往我們采取的修套工藝，一是采用各種方法對(duì)套管進(jìn)行整形；二是用銑錐銑套管，銑出通道。套管整形存在的問題是：套管治理效果差，治標(biāo)不治本，治理后很容易出現(xiàn)反復(fù)；用銑錐銑套管存在的問題是：由于工具、管柱組合和操作等原因，往往通道未打通，反而將套管磨穿，造成油水井報(bào)廢。另外，傳統(tǒng)套管治理工藝，對(duì)于套管嚴(yán)重變形、套管錯(cuò)位的井，基本是無能為力。利用原井的套管，對(duì)套管損壞部位進(jìn)行打通道后修補(bǔ)，可以為采油廠增加產(chǎn)能，并節(jié)約大量的資金。

2　套管打通道技術(shù)的優(yōu)勢

對(duì)于套管嚴(yán)重變形、套管錯(cuò)位的井，一般是采用套管內(nèi)定向側(cè)鉆的方法，這種方法比重新鉆井雖然節(jié)省了一定的費(fèi)用，但平均每一口定向側(cè)鉆井也要花費(fèi)約140萬元，無定向側(cè)鉆花費(fèi)約110萬元。而采用套管打通道技術(shù)，所需資金不到無定向側(cè)鉆的一半，而且套管打通道施工周期短、見效快，更有利于采油廠原油上產(chǎn)。首要的問題是先將套管打出一個(gè)通道，為下一步修補(bǔ)打下基礎(chǔ)。目前國內(nèi)套管打通道一般是采用塔式鉆具組合，將套管損壞部位打通道后，再進(jìn)行套管補(bǔ)貼或者下小套管固井的工藝，來進(jìn)行套管治理。套管打通道工藝廣泛適用于套管縮徑、套管彎曲變形、套管破裂、套管錯(cuò)位度不超過套管中心點(diǎn)的油、水井的套管治理。

3　套管打通道技術(shù)的核心

3.1套管打通道時(shí)容易發(fā)生的問題

套管打通道的關(guān)鍵，是要將套管損壞部位打通，并沿原井套管的軌跡，延伸到套管損壞部位以下的井眼，如果在套管打通道時(shí)，鉆具發(fā)生偏移，將套管打穿，使鉆具跑到套管以外，就意味著套管打通道失敗。由于套管損壞部位的變形的不規(guī)則、不對(duì)稱，在用常規(guī)銑錐和鉆具組合時(shí)，鉆具很容易發(fā)生偏移，造成套管打通道的失敗，如何克服鉆具偏移，是我們要解決的主要問題。

3.2套管打通道工具的選擇

為了解決套管打通道時(shí)鉆具的偏移問題，我們反復(fù)研究與探索，考慮到原井眼的利用，并借鑒了鉆井的糾偏技術(shù)，采用領(lǐng)眼銑錐加銑棒鉆銑、鉆具扶正與穩(wěn)斜并舉的方法，迫使鉆具沿原井眼的軌跡運(yùn)行，成功地解決了鉆具偏移的難題。下面以?139.7mm套管為例，介紹套管打通道的工具、鉆具組合。

（1）領(lǐng)眼銑錐（修井專用工具）：

①結(jié)構(gòu)：領(lǐng)眼銑錐由領(lǐng)眼頭、銑錐體和接頭構(gòu)成。領(lǐng)眼銑錐的領(lǐng)眼頭直徑小于?60mm，銑錐體有效部位直徑由?70mm逐漸加大到?118mm，其錐體部分的錐度為1/8，工具總長940mm。

②作用：領(lǐng)眼銑錐在鉆銑變形破損套管的同時(shí)，其領(lǐng)眼部位由于直徑小，并且未鋪焊鎢鋼，能保證銑錐始終在井筒內(nèi)，避免銑錐銑破套管的變形部位后，偏移到井筒外。

（2）銑棒（修井專用工具）：

①結(jié)構(gòu)：銑棒由下接頭、銑棒體、上接頭構(gòu)成。銑棒體直徑120mm，工具長度1100mm。

②作用：在領(lǐng)眼銑錐將變形破損套管銑出通道后，進(jìn)一步擴(kuò)大套管通道的通徑，還能對(duì)套管彎曲的部位進(jìn)行鉆銑，使打出的通道能夠符合下一步工序的要求。

（3）加重鉆桿（修井專用工具）：

①重量：D89mm加重鉆桿的重量為每根345kg。

②結(jié)構(gòu)：加重鉆桿本體上有兩段加厚段加厚段的外徑為89mm。

③作用：給鉆具加壓，在井筒內(nèi)起扶正鉆具的作用。

④扶正器：在每根加重鉆桿之間，連接上?120mm滑套式扶正器，滑套式扶正器在原井眼內(nèi)起扶正和穩(wěn)斜的作用。

3.3套管打通道鉆具組合的選擇

套管打通道采用扶正穩(wěn)斜鉆具組合：領(lǐng)眼銑錐+銑棒+安全接頭+加重鉆桿+扶正器+鉆桿。

根據(jù)套管打通道鉆壓的要求，一般選用3根加重鉆桿，加重鉆桿的作用是給鉆具加壓時(shí)，加重鉆桿的重量作用在銑錐和銑棒上，普通鉆桿不承受施加鉆壓的作用。由于加重鉆桿本體的壁厚為11.5mm，在承受鉆壓時(shí)不會(huì)發(fā)生彎曲，就能夠保證整個(gè)鉆具組合的穩(wěn)斜和糾偏，使打套管鉆具始終在原井眼運(yùn)行，從而保證套管打通道的成功。

3.4套管打通道現(xiàn)場操作技術(shù)參數(shù)

實(shí)施套管打通道時(shí)，除了選擇合適的鉆具組合外，必須選擇合理的打通道參數(shù)，才能保證按要求將損壞的套管打出符合要求的通道。

（1）鉆壓：小于等于10kN。首先，按照鉆具組合，將打通道工具下入井內(nèi)，下至套管損壞部位以上5m，開泵建立正循環(huán)，然后旋轉(zhuǎn)并緩慢下放鉆具，逐漸接觸套管損壞部位，鉆壓不能超過10kN。如果鉆壓超過10kN，將導(dǎo)致加重鉆桿以上的普通鉆桿受壓，使鉆桿發(fā)生彎曲，一是使鉆具與套管接觸面積增大，鉆具需要的驅(qū)動(dòng)扭矩過大，容易發(fā)生鉆具偏移；二是彎曲鉆桿與套管壁摩擦，時(shí)間長了后，可能發(fā)生鉆桿被磨斷的事故。

（2）轉(zhuǎn)速：小于等于30r/min。由于套管的鋼性好、硬度大，因此銑錐及銑棒在鉆銑變形套管時(shí)，需要較大的扭矩。鉆具的轉(zhuǎn)速超過30r/min，鉆具旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生憋鉆和跳鉆現(xiàn)象，影響鉆具的鉆進(jìn)，嚴(yán)重的可能產(chǎn)生撕裂套管，導(dǎo)致通道未打開、鉆具偏出套管外的嚴(yán)重后果。

在鉆具整體通過套管損壞部位后，將鉆具提至套管損壞部位以上，同時(shí)觀察遇卡顯示情況，再按照上述參數(shù)，再進(jìn)行鉆銑。通過以上方法進(jìn)行多次鉆銑，使套管損壞井段通徑達(dá)到技術(shù)要求，套管壁光滑無毛刺，上提下放至無卡阻顯示為止。如若套管損壞井段較長，每根單根必須進(jìn)行上述操作，同樣達(dá)到上述要求后，方可進(jìn)行換單根，直至打通為止。

4　后續(xù)的套管治理工作

（1）在套管打通道施工完成后，必然會(huì)對(duì)套管造成一定的損壞，尤其是套管縮徑、斷錯(cuò)的井，如果套管打通道施工完成后，不采取其他措施，直接投入油井生產(chǎn)，會(huì)產(chǎn)生以下不良后果：一是套損位置在后續(xù)的生產(chǎn)過程中，因套管強(qiáng)度的降低，再次出現(xiàn)變形、縮徑、斷錯(cuò)等情況；二是套管損傷位置存在破裂或打通道過程中造成套管孔洞等，會(huì)造成套損位置出砂影響生產(chǎn)的情況。無論是任何一種情況或兩種情況發(fā)生，會(huì)對(duì)油井的生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響，所以，在實(shí)施套管打通道施工后，必須實(shí)施套管補(bǔ)貼或懸掛小套管施工，對(duì)套管損壞位置進(jìn)行加固。

（2）套管補(bǔ)貼技術(shù)：套管補(bǔ)貼技術(shù)主要有波紋管補(bǔ)貼和膨脹管補(bǔ)貼等，目前套管補(bǔ)貼施工最常用的是膨脹管補(bǔ)貼，這項(xiàng)技術(shù)具有補(bǔ)貼通徑大（?139.7mm套管補(bǔ)貼內(nèi)通徑最大可達(dá)108mm）、加固強(qiáng)度較高的特點(diǎn)。

（3）小套管懸掛加固技術(shù)：小套管懸掛加固技術(shù)就是在套損段下入?114mm無接箍套管或?95mm小套管進(jìn)行懸掛，然后水泥固井將小套管懸掛、固定在套損位置，該技術(shù)對(duì)套管加固強(qiáng)度比套管補(bǔ)貼套高，但套管內(nèi)通徑要遠(yuǎn)小于套管補(bǔ)貼工藝。

5　技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析及前景預(yù)測

（1）對(duì)于套管打通道設(shè)備來說，使用XJ-450型修井機(jī)就可以滿足施工要求，套管打通道需要配備領(lǐng)眼銑錐1個(gè)、?120mm銑棒1個(gè)（共8500元）、加重鉆桿4根（15000×4=60000元）、滑套式扶正器3個(gè)（1200×3= 3600元），鉆具、工具總計(jì)需要投入資金72100元。

（2）打通道后續(xù)的套管補(bǔ)貼和下套管懸掛工藝費(fèi)用差不多，均在30～40萬元左右。

套管打通道工藝施工至投產(chǎn)的大修施工成本大約在50萬元左右，加之利潤應(yīng)在75萬元以內(nèi)，約是打一口定向側(cè)鉆井的一半。

（3）套管打通道技術(shù)占井周期約20d（比側(cè)鉆施工要短1/3左右），費(fèi)用低，適合在老油田油井大修的套損井治理中使用，具有較好的推廣前景。

TE3

A

1004-5716（2016）04-0033-02

2015-12-09

2015-12-25

張軍（1968-），男（漢族），山東莘縣人，助理工程師，現(xiàn)從事采油工程方面的技術(shù)工作。