套管回接裝置的設(shè)計制造及應(yīng)用

楊洪波，張啟峰，賈興德，杜志偉

（西部鉆探國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830026）

套管回接裝置的設(shè)計制造及應(yīng)用

楊洪波*，張啟峰，賈興德，杜志偉

（西部鉆探國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830026）

井內(nèi)套管柱發(fā)生脫扣、斷裂等事故致使無法正常進(jìn)行固井時，應(yīng)用套管回接裝置重新對扣回接進(jìn)行固井補救，是快速有效處理固井事故的重要方法。通過對哈薩克斯坦熱迪拜油田Z4227井二級固井事故進(jìn)行分析，自主設(shè)計制造套管回接裝置，通過加強(qiáng)引導(dǎo)、扶正和密封作用，成功實現(xiàn)回接。實踐表明，該裝置密封性能良好，操作簡單，成本低，對類似事故具有實際參考價值。

套管回接裝置；回接節(jié)箍；引錐；設(shè)計制造

哈薩克斯坦熱迪拜油田Z4227井是一口開發(fā)直井，?216mm井眼完鉆井深2231.00m，?168.3mm× 8.9mm完井套管下深2230.50m，分級箍位置984.63～985.50m。一級固井完成后，投重力塞，逐步憋壓至24MPa分級箍不能正常開孔，導(dǎo)致無法進(jìn)行二級固井。測聲幅顯示水泥塞面為1321.50m(一級固井發(fā)生井漏)，將分級箍和上部套管倒扣撈出，井內(nèi)魚頭為168.3mm套管公扣(節(jié)箍被撈出)，下入“套管串+分級箍”對扣失敗后，用?190mmB型鉛模進(jìn)行打印，根據(jù)印跡分析，魚頭嚴(yán)重不居中(圖1～圖2)，直接下入套管串無法正常對接，需制造特殊工具進(jìn)行回接。

圖1 ?190mmB型鉛模印跡圖

圖2 魚頭示意圖

1 設(shè)計思路

(1)套管回接裝置必須實現(xiàn)引扣撥正與對扣旋緊雙作用。(2)套管回接裝置材質(zhì)采用套管同級別鋼材加工。(3)考慮到套管回接裝置與井內(nèi)分級箍位置很近，須具備扶正效果。(4)考慮到下入套管串回接時連接絲扣處將堆積泥巖，因此回接工具必須具備自潔洗扣功能；(5)密封效果良好，回接完成能滿足試壓要求。(6)結(jié)構(gòu)簡單且滿足完井作業(yè)要求。(7)成本低廉且實用效果良好。

2 設(shè)計過程

(1)套管回接裝置由回接節(jié)箍和引錐兩部分構(gòu)成：?203mm回接節(jié)箍相當(dāng)于套管柱的特制雙母接頭，為打撈套管柱的一部分，其上部與回接套管柱連接，下部用于回接魚頭；引錐引用對扣接頭原理，直徑為?127mm× 108.6mm，錐頂開孔直徑為?20mm，可循環(huán)，其作用是引導(dǎo)和撥正魚頭進(jìn)入回接節(jié)箍，引錐坐掛在回接節(jié)箍內(nèi)環(huán)形掛環(huán)上，通過上部套管旋扣壓緊固定，回接成功固井候凝鉆完分級箍后，將回接節(jié)箍與引錐的懸掛部分進(jìn)行磨銑，引錐將掉落至人工井底，不需進(jìn)行再次打撈。

(2)回接節(jié)箍為雙母扣，扣型與套管扣一致，均為OTTM扣，下部設(shè)計45°倒角引鞋，便于“進(jìn)魚”；回接節(jié)箍本體加工20cm×2.5cm×0.8cm排屑槽，為回接對扣前循環(huán)排砂提供水力通道。

(3)引錐位于套管回接裝置打撈螺紋中部加工4個?12mm自洗水眼，在對扣前開泵循環(huán)進(jìn)行螺紋清洗。

(4)引錐直徑選擇：如圖3和圖4所示：H=1/2D母-D魚+1/2D公-8.9，2H=-112.8+D公，要滿足順利進(jìn)魚必須H≥0;即D公≥112.8mm，選取H≥8mm，則D公≥112.8+16=128.8mm；因回接節(jié)箍內(nèi)徑必須≥161mm，引錐與回接節(jié)箍內(nèi)徑必須有一定的間隙Xmin，Xmin=8.9mm（套管壁厚）；求得D公應(yīng)在128.8～（161-Xmin）之間選取，即D公=[128.8～（161-2Xmin）]=128.8～143.2mm；最終因地制宜選取D公=127mm（取材127mm鉆桿），計算H=7.1mm。

(5)除引錐采用127mmG105×9.19鉆桿加工外，其余構(gòu)件均用35CrMo鋼制造，調(diào)制處理(硬度HB140～200),材質(zhì)的抗拉強(qiáng)度須達(dá)70kN/cm2。

圖3 套管回接裝置（單位：mm）

圖4 回接示意圖

3 回接技術(shù)措施

(1)依據(jù)采油樹套管頭標(biāo)準(zhǔn)高度調(diào)節(jié)回接套管串長度；(2)計算碰頂、上扣方入；(3)下鉆至魚頂位置，緩慢旋轉(zhuǎn)引入“魚頭”，下放至上扣方入后記錄上扣圈數(shù)；(4)上滿扣后，上提試驗拉力不超過套管螺紋抗滑脫負(fù)荷的1/3；(5)試壓15MPa，穩(wěn)壓30min；(6)投重力塞，開孔正常進(jìn)行二級固井；(7)候凝48h后，下鉆鉆分級箍，引錐按照設(shè)計掉落至人工井底。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

熱迪拜Z4427井經(jīng)套管倒扣打撈，魚頂位于1300.70m，采用“?216mm三牙輪鉆頭+?214mm近鉆頭扶正器”鉆具組合通井至1300.50m，充分循環(huán)清洗魚頂后起鉆。按照工藝技術(shù)要求將套管回接裝置連接好，管串結(jié)構(gòu)為：?203mm套管回接裝置+?168.3mm套管×10.92m+?168.3mm分級箍×0.82m+?168.3mm套管串。下回接管串至距離魚頂3m，采用24L/s排量循環(huán)清洗魚頭，懸重470kN,緩慢下放管柱，核實碰頂方入，泵壓升高1MPa，確定引錐引魚成功，緩慢下放至對扣方入，繼續(xù)循環(huán)30min，利用自洗水眼噴射力清洗魚頭。停泵下壓20kN用轉(zhuǎn)盤緩慢上扣，懸重上升表明已開始上扣，記錄上扣圈數(shù)，上扣扭矩保持在15～20kN·m之間。轉(zhuǎn)盤上扣14圈后，液壓貓頭緊扣，最大上扣扭矩為54kN·m，證明緊扣完成，丈量方入下行8cm，上提懸重增加150kN,開泵憋壓15MPa，穩(wěn)壓30min不降，確認(rèn)回接成功。投重力塞，正常二級固井，事故解除。

5 結(jié)論和認(rèn)識

(1)設(shè)計的套管回接裝置結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,工藝技術(shù)容易掌握，操作方便。

(2)設(shè)計的套管回接裝置引錐有較強(qiáng)引導(dǎo)和撥正魚頭作用，自洗水眼能夠有效清潔魚頭，是該套管回接裝置的2個突出優(yōu)點。

(3)套管回接裝置可以推廣應(yīng)用到大修井套管修復(fù)和采油井套管更換等工藝復(fù)雜、成本較高的事故處理。

[1]顧軍.礦物固井技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1997.

[2]周全興.鉆采工具手冊(上、下冊)[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

[3]鄒阿七,鄭惠如.平湖油氣田井口回接技術(shù)[J].石油鉆采工藝, 2011.

TE952

B

1004-5716(2015)12-0071-03

2014-12-26

楊洪波（1982-），男（漢族），四川遂寧人，工程師，現(xiàn)從事鉆井工程技術(shù)、鉆井施工工藝等方面的研究和管理工作。