塔河油田TK1210井井口套管磨損的處理及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

李東輝，南玉民

（西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，新疆輪臺(tái)841600）

塔河油田TK1210井井口套管磨損的處理及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

李東輝*，南玉民

（西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，新疆輪臺(tái)841600）

隨著塔河油田開發(fā)的加快，鉆井深度和周期隨之增加，特別是下完技術(shù)套管至全井完鉆的施工周期往往比其他井段用的時(shí)間要長(zhǎng)，因此保護(hù)好技術(shù)套管，或者說(shuō)防止技術(shù)套管磨損在塔河油田是一項(xiàng)重要工作。從塔河油田TK1210井井口套管偏磨的處理過程入手，分析了整個(gè)處理過程中遇到的問題，重點(diǎn)研究處理方案的確定和預(yù)防套管磨損的措施。

套管磨損；塔河油田；TK1210井；經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

1 概述

1.1 研究套管磨損的目的及意義

套管分為導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管、油層套管和尾管等[1]，下套管的主要任務(wù)是在地層與井口之間建立可靠的聯(lián)系通道，并能可靠地封隔開油、氣、水層，為油氣井長(zhǎng)期穩(wěn)定有效地進(jìn)行生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。尤其是技術(shù)套管，用來(lái)隔離坍塌地層及高壓水層，防止井眼擴(kuò)大，減少阻卡，以便后續(xù)鉆進(jìn)施工。技術(shù)套管還用來(lái)分隔不同壓力體系的地層，以便建立正常的鉆井液循環(huán)。它也為井控設(shè)備的安裝、防噴、防漏及懸掛尾管提供了條件，對(duì)油層套管還具有保護(hù)作用。下完技術(shù)套管至完鉆的周期往往比其他井段用的時(shí)間要長(zhǎng)，一旦井口技術(shù)套管發(fā)生磨損，若處理不當(dāng)則可能導(dǎo)致整口井報(bào)廢[5]，因此保護(hù)好技術(shù)套管，或者說(shuō)防止技術(shù)套管磨損在鉆井施工中是一項(xiàng)特別重要的工作，直接關(guān)系到油氣井的壽命。

1.2 套管磨損的主要危害

（1）導(dǎo)致套管抗擠、抗內(nèi)壓強(qiáng)度大大降低，極易導(dǎo)致套管擠毀，特別是在井口試壓及井控作業(yè)中；

（2）影響隨后的鉆井、完井及開采作業(yè)質(zhì)量及安全性；

（3）一旦磨損的套管發(fā)生變形或擠毀，極有可能導(dǎo)致整口井報(bào)廢；

（4）套管磨損往往造成鉆柱外徑磨小，降低其抗扭和抗拉強(qiáng)度，從而造成鉆桿早期降級(jí)、外螺紋接頭扭斷、內(nèi)螺紋接頭漲扣、刺漏等失效事故發(fā)生。

1.3 引起套管磨損的原因

（1）井身質(zhì)量不合格，狗腿度較大，套管彎曲嚴(yán)重，鉆具與套管的磨損就越嚴(yán)重；

（2）鉆機(jī)基礎(chǔ)不平，特別是老井側(cè)鉆。之外由于鉆機(jī)基礎(chǔ)施工質(zhì)量達(dá)不到要求，鉆進(jìn)過程中發(fā)生基礎(chǔ)下沉，井口不正，造成套管磨損；

（3）部分老鉆機(jī)找正裝置不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，井口找正困難；

（4）下完技術(shù)套管后鉆進(jìn)速度一般較慢，施工周期較長(zhǎng)，無(wú)疑加劇了套管的磨損；

（5）部分套管質(zhì)量存在問題；

（6）鉆井井控設(shè)計(jì)不合理[2-3]，不能采取有效的套管防磨措施。

2 TK1210井井口套管磨損處理的方案及過程

2.1 事故經(jīng)過

TK1210井是由公司60822XNC井隊(duì)施工的一口開發(fā)井，本井為四開結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)井深6040m。在進(jìn)行三開鉆進(jìn)中鉆進(jìn)至5421.28m時(shí)因螺桿使用至后期泵壓異常起鉆，起鉆完檢修設(shè)備后換牙輪鉆頭下鉆，下鉆至6.92m（臺(tái)高6.7m）時(shí)遇阻反復(fù)多次不能通過，拆開防噴器檢查井口，發(fā)現(xiàn)9-5/8″套管在卡瓦座掛位置磨穿0.51m，套管變形。

2.2 處理方案

處理方案的確定必須使得恢復(fù)后的井口絕對(duì)安全，盡量保證井口套管的完好。根據(jù)之前施工概況可以確定井內(nèi)及之前套管座掛時(shí)存在以下幾點(diǎn)：

（1）上開9-5/8″套管固井重疊段為500m（表套）。

（2）9-5/8″套管固井采用雙級(jí)固井，雙級(jí)箍在1968m，在二級(jí)固井后座卡瓦調(diào)整座掛噸位時(shí)上提下放行程變化小（變化不超過40cm），但噸位變化大（110～280t）。

（3）固井后聲幅值如下（125m以上未測(cè)出）：

25%～35%125～175m 200～225m

15%～25%280～290m 365～385m 470～520m

（4）從以上3條可看出套管本身自由段比較短，9-5/8″套管釋放后下沉僅為井口拉力下伸長(zhǎng)及套管自重下回縮兩部分，自由段按125m計(jì)算回縮僅為22cm（實(shí)際有可能比這更?。?，如果釋放9-5/8″套管不會(huì)有大的高度下沉。

（5）9-5/8″套管聯(lián)頂節(jié)長(zhǎng)為11.18m，入地3.19m，本身掏圓井能掏至聯(lián)頂節(jié)下部接箍。

根據(jù)以上5點(diǎn)，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定出以下4套方案：

方案1：先割掉13-3/8″套管15cm驗(yàn)證9-5/8″套管是否回縮下沉，若不下沉或下沉在允許范圍內(nèi)，可直接割13-3/8″套管至9-5/8″套管第一、二根連接接箍，上部套管焊接并烤接箍卸扣，然后用一根整套管焊接并緊扣，然后先坐套管頭卡瓦，再反向上提套管頭30～60t，焊接13-3/8″套管固定套管頭，并在環(huán)空灌水泥，保證套管接箍密封。本方案若能實(shí)施，不存在后患，僅破壞13-3/8″套管。

方案2：先割掉9-5/8″套管損壞部分，然后卸掉13-3/8″×9-5/8″套管頭，取掉9-5/8″套管懸掛器，之后換一段完好9-5/8″套管與井口對(duì)焊（保證試壓40MPa），然后裝13-3/8″×9-5/8″套管頭，井口提9-5/8″套管30～60t，坐好卡瓦之后裝9-5/8″×7″套管頭恢復(fù)井口。試壓驗(yàn)證密封性，試壓合格后繼續(xù)鉆進(jìn)，若試壓不合格則將9-5/8″套管頭卡瓦焊在套管頭內(nèi)腔保證密封，試壓合格后恢復(fù)鉆進(jìn)。

存在的問題：由于破壞9-5/8″套管存在弱點(diǎn)，又未破壞13-3/8″，9-5/8″套管上提噸位有限且不好座掛，不能保證密封性能。

方案3：先割掉一部分13-3/8″套管，去掉13-3/8″×9-5/8″套管頭和套管頭卡瓦后再割去9-5/8″損壞部分，坐套管頭卡瓦再反方向上提13-3/8″× 9-5/8″套管頭30t，焊接13-3/8″套管固定13-3/8″× 9-5/8″套管頭，試壓合格后繼續(xù)鉆進(jìn)。

存在的問題：（1）破壞13-3/8″套管。（2）整個(gè)井口下沉60～70cm。（3）井口多加裝一長(zhǎng)度合適的升高短節(jié)。（4）完井裝井口流程需挖鉆機(jī)主基礎(chǔ)。

方案4：先割掉9-5/8″套管損壞部分，去掉9-5/8″套管懸掛器，直接安裝9-5/8″×7″套管頭鉆進(jìn)，完井后若不回接則下150～200m左右7″套管封固井口。

存在的問題：(1）損壞9-5/8″套管，并在下部鉆進(jìn)中存在再次磨套管的可能。(2）井口控制能力差。(3）損失部分7″套管。

2.3 處理過程

綜合上述處理方案的，經(jīng)研究決定采用方案1進(jìn)行處理，此方案最大的優(yōu)點(diǎn)為不存在后患，處理完后加裝9-5/8″×7″-70MPa套管頭，這樣既能防止下步施工繼續(xù)偏磨井口，又增加了井口的控制能力，具體處理過程為[4]：

先從9-5/8″套管內(nèi)部離13-3/8″×9-5/8″套管頭頂端面以下0.5m處割斷9-5/8″套管，然后從13-3/8″套管外部離13-3/8″×9-5/8″套管頭頂端面以下1.32m處割斷13-3/8″套管，接著卸掉13-3/8″×9-5/8″套管頭，去掉9-5/8″套管懸掛器，之后井隊(duì)組織人員挖圓井至4m深。之后從圓井底部割掉上部20″導(dǎo)管和13-3/8″套管，然后用套管液壓大鉗試卸最上部一根9-5/8″套管割余部分，卸掉后焊接修補(bǔ)之前割破的13-3/8″套管以及用雙公短節(jié)連接全新的13-3/8″×9-5/8″套管頭，并將其穿于一根新的9-5/8″套管上吊在井口。然后將新9-5/8″套管與井內(nèi)套管對(duì)緊扣（液壓套管鉗上扣扭矩14.3kN·m），接著上提9-5/8″套管80t（套管伸長(zhǎng)5cm）后，裝配套管頭卡瓦、焊接套管頭以下13-3/8″套管。然后釋放懸重至60t，套管下行8mm后不再下行，之后將剩余的60t懸重坐于卡瓦之上。坐好卡瓦后割9-5/8″套管安裝9-5/8″×7″-70MPa套管頭及防磨襯套。最后用水泥澆鑄13-3/8″套管與9-5/8″套管環(huán)空和之前挖開的圓井。安裝好井口后，對(duì)13-3/8″×9-5/8″× 7″-70MPa套管頭BT密封和BX160法蘭鋼圈進(jìn)行注脂試壓29MPa，穩(wěn)壓10min，無(wú)壓降，處理結(jié)束。

3 結(jié)論

井口套管作為整口井的關(guān)鍵部位，確保其完整性對(duì)于一口井的成功完井及采油安全是至關(guān)重要的，本井井口套管的磨損應(yīng)引起大家的足夠重視，特別是在現(xiàn)場(chǎng)的施工中，即使是點(diǎn)滴工作未做到位，將造成不可挽回的損失，本井在導(dǎo)管施工中鉆遇礫石，鉆速特慢，由于鉆鋌重量有限，鉆進(jìn)時(shí)很難控制鉆壓，根據(jù)后續(xù)的施工表明，導(dǎo)眼打斜，并且井斜較大，加之鉆機(jī)本身找正困難，井口不正。之外在9-5/8″套管下完后至發(fā)現(xiàn)套管磨損，共進(jìn)行了5趟起下鉆，純鉆時(shí)間為460h，施工周期相對(duì)較長(zhǎng)，綜合上述就造成了本井井口套管的偏磨。但最根本的原因是導(dǎo)眼打斜，此井段（0～50m）狗腿度較大，而50m過后井斜降低，故當(dāng)9-5/8″套管入井后在井口處是憋徑彎曲，這樣在鉆進(jìn)中鉆具始終貼在井口套管的，加之本井在工程設(shè)計(jì)中本開次未設(shè)計(jì)裝9-5/8″×7″套管頭，這樣就不能安裝防磨襯套，無(wú)疑加速了井口套管的偏磨。

本井在井口處理完后的鉆進(jìn)中鉆具組合里加入了FM系列的套管防磨接頭（見表1和圖1），使用效果較好，特別是在井身質(zhì)量較差井段下入套管后或定向井的施工中要注意整個(gè)井段套管的防磨，國(guó)內(nèi)好多重點(diǎn)井的套管變形導(dǎo)致整口井報(bào)廢可能不僅僅是套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)偏低而造成的，可能主要是由于下入套管井段井身質(zhì)量差在鉆進(jìn)中套管磨損才導(dǎo)致變形的，其原因有待研究。本井在完井裝采油井口時(shí)發(fā)現(xiàn)井口9-5/8″套管還是有輕微偏磨，說(shuō)明之前的處理并未從根本上解決井口套管的偏磨，故在鉆進(jìn)中一定要保證井身質(zhì)量，否則后患無(wú)窮！通過本井套管的磨損發(fā)生及處理過程，得出如下一些教訓(xùn)和預(yù)防措施，望能在今后的鉆井施工中得到警示和采納。

(1）正常鉆進(jìn)過程中應(yīng)加強(qiáng)觀察，根據(jù)自身設(shè)備的情況增加井口找正的次數(shù)，確保天車、轉(zhuǎn)盤、井口始終處于三點(diǎn)一線。

(2）在鉆進(jìn)過程中一定要確保井身質(zhì)量，特別是在導(dǎo)眼施工中，否則后患無(wú)窮。

(3）下入套管井段井身質(zhì)量差，特別是狗腿度較大時(shí)，一定要做好套管磨損預(yù)防措施，根據(jù)之前很多現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，在鉆具組合中加入適當(dāng)數(shù)量的FM系列的防磨接頭能很好地預(yù)防整口井套管的磨損。

(4）在條件允許的情況下一定要在井口安裝防磨襯套，這樣即使下部套管磨損，至少井口套管能得到保護(hù)，這樣井口是永遠(yuǎn)能得到控制的。

表1 FM系列防磨接頭參數(shù)

圖1 FM系列防磨接頭

[1]魏新勇.深井鉆井事故處理及案例分析[M].北京：石油工業(yè)出版社，2009.

[2]耿云鵬.塔河油田奧陶系油藏TK1210井鉆井工程設(shè)計(jì)[R].中石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院，2007.

[3]耿云鵬.塔河油田奧陶系油藏TK1210井地質(zhì)工程設(shè)計(jì)[R].中石化西北油田分公司工程勘探開發(fā)研究院，2007.

[4]李東輝，戚晶晶.塔河油田奧陶系油藏TK1210井完井報(bào)告[R].2007.

[5]蔣希文.深井事故及復(fù)雜情況案例分析[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001.

[6]趙金洲.鉆井工程技術(shù)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2005.

TE92

B

1004-5716(2015)01-0078-03

2014-11-01

2014-11-03

李東輝（1984-），男（漢族），甘肅會(huì)寧人，助理工程師，現(xiàn)從事石油鉆井的技術(shù)管理工作。