油田套損井修復(fù)技術(shù)研究

孫金朝

摘要：隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，套管損壞情況越來(lái)越嚴(yán)重，不少生產(chǎn)井因此而減產(chǎn)、停產(chǎn)或者報(bào)廢。雖然目前的各種套管檢測(cè)、整形和修復(fù)等工藝層出不窮，但仍存在一些弊端，影響修套成功率。本文通過(guò)對(duì)套損井機(jī)理研究、套損類型細(xì)分、工具效果評(píng)價(jià)、新型修套工具研制等，形成適用的套管修復(fù)和加固模式等，實(shí)現(xiàn)快速、有效、低成本修復(fù)損壞套管的目的。

關(guān)鍵詞：套管;損壞;修套;工具;整形

目前套損井的數(shù)量不斷增加。套損井的增加會(huì)影響采油的效率，因此在施工過(guò)程中，套損井的修復(fù)對(duì)于整個(gè)施工過(guò)程來(lái)說(shuō)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。本文通過(guò)介紹在套損井側(cè)斜修井的幾項(xiàng)技術(shù)，提出了在套損井側(cè)斜修井技術(shù)的實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，對(duì)于相關(guān)施工作業(yè)有著重要的指導(dǎo)意義。

1.側(cè)斜修井技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1側(cè)斜修井技術(shù)的簡(jiǎn)述

側(cè)斜修井技術(shù)是修井施工中經(jīng)常使用的一種技術(shù)。這種修井方法比其他的修井方法有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。采油定向工具和鉆具是側(cè)斜修井技術(shù)的一個(gè)突出的特點(diǎn)。在修復(fù)過(guò)程中，施工方一般在原來(lái)的舊井眼中擷取一定的縱向深度進(jìn)行施工。通過(guò)預(yù)定法案按照一定的方向進(jìn)行側(cè)斜的鉆井。在此過(guò)程中繞開(kāi)深度下邊的套管和井眼，目的便是避開(kāi)之前的舊井眼，重新使其出現(xiàn)新的井眼，根據(jù)鉆井軌跡的設(shè)計(jì)進(jìn)行施工、對(duì)井眼軌跡的控制目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，用新的套管固井。側(cè)斜修井的主要技術(shù)指標(biāo)有：井斜角要小于3度，目的層水平位移要小于30米。這種鉆孔技術(shù)使得原井的地面位置不變，通過(guò)上述方法進(jìn)行鉆井，使新的井底和原來(lái)的底部產(chǎn)生一定的距離，基本上保持垂直井的應(yīng)有特點(diǎn)，不會(huì)影響原井網(wǎng)部署的發(fā)展。這種套損井側(cè)斜修井技術(shù)對(duì)于已經(jīng)廢棄的油井的修復(fù)提供了一種新的思路和新的方法途徑。

1.2側(cè)斜修井技術(shù)在修井過(guò)程中的具體的應(yīng)用

側(cè)斜修井技術(shù)對(duì)于廢棄井的修復(fù)起到了至關(guān)重要的作用，同時(shí)也是套損井恢復(fù)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要的技術(shù)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）對(duì)于套損深度的要求是側(cè)斜修井技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)至關(guān)重要的前提。就目前的修井技術(shù)而言，套損深度若是沒(méi)有超過(guò)800米的套損井，不便使用側(cè)斜修井技術(shù)進(jìn)行修井。

（2）在開(kāi)放通道進(jìn)行取套沒(méi)有成功的油水井，對(duì)油井射孔段的密封條件的全面評(píng)估后確認(rèn)已徹底封固的條件下，可以應(yīng)用于恢復(fù)生產(chǎn)技術(shù)。

（3）對(duì)于井塌、吐沙嚴(yán)重，井下落物卡阻無(wú)法打撈的油井，可以應(yīng)用側(cè)斜技術(shù)恢復(fù)生產(chǎn)。因此，側(cè)斜修井技術(shù)有著較好的應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。

2.套管損壞井修復(fù)工藝技術(shù)研究

對(duì)于套管損壞井的修復(fù)處理，經(jīng)過(guò)近多年的摸索和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，已經(jīng)取得了較大突破，但是在部分套損井修復(fù)中，還存在一些技術(shù)難點(diǎn)，如套損井段的長(zhǎng)度和最小縮徑很難檢測(cè)、頻繁更換整形工具級(jí)數(shù)和地面無(wú)法判斷銑錐的磨銑狀態(tài)等等，以上關(guān)鍵技術(shù)有可能造成工序無(wú)效或側(cè)開(kāi)套管等，影響大修成功率。為此研究合理的檢測(cè)工具、整形工具和磨銑工具是實(shí)現(xiàn)高效修復(fù)套損井的關(guān)鍵。

2.1液壓分瓣側(cè)面鉛模的研制

液壓分瓣側(cè)面鉛印可探視套管腐蝕、穿孔、錯(cuò)斷的形狀和長(zhǎng)度，真實(shí)準(zhǔn)確反映井下套管側(cè)壁損壞情況，在打印前后，鉛模收縮在剛體內(nèi)，避免了起下井時(shí)刮碰鉛模，保證了鉛模打印前后，鉛模無(wú)損傷。

2.2多級(jí)組合鋼球整形器的研制

該種整形器的形狀類似于梨形脹管器和長(zhǎng)錐面脹管器，從原理上講又類似于偏心滾子整形器，可一次性修整較大尺寸的套管縮徑，減少更換脹管器次數(shù)，且滾動(dòng)摩擦，減小了鉆桿的扭距，避免了整形工具易卡鉆的缺點(diǎn)，提高整形的效率。

2.3套管損壞井加固工藝技術(shù)研究

對(duì)于大修修復(fù)后的套管，一般原則是若能滿足要求，可以直接完井生產(chǎn)，對(duì)于套管變形嚴(yán)重或者磨銑井段較長(zhǎng)的，則實(shí)施加固處理。

2.4油水井套管貼堵工藝技術(shù)

該工藝技術(shù)適應(yīng)于補(bǔ)貼井段較長(zhǎng)且距離油層較遠(yuǎn)，它不同于傳統(tǒng)的機(jī)械補(bǔ)貼和液壓補(bǔ)貼，它是在套管與油管環(huán)形空間下入專用貼堵管，選擇合理的施工工藝，將特殊體系的水泥漿注入套管與貼堵管環(huán)形空間，構(gòu)筑水泥和貼堵管雙層封堵屏障，達(dá)到對(duì)套管修復(fù)或漏失段的封堵。

2.5油水井柔性防砂加固工藝技術(shù)

柔性防砂加固工藝就是變傳統(tǒng)的剛性防砂為柔性防砂，可以一次性完成防砂、沖砂一體化的工藝技術(shù)，是針對(duì)長(zhǎng)井段套管修復(fù)加固的一種方式。通過(guò)研究配套工具和管柱組合，最終形成了柔性防砂沖砂一體管柱。

3.對(duì)于側(cè)斜井修井技術(shù)的研究探討

3.1側(cè)斜井井身剖面設(shè)計(jì)方法研究

側(cè)斜井修井技術(shù)是針對(duì)老油水井進(jìn)行的修復(fù)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)一般應(yīng)用在老化的油區(qū)。與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)油氣田的不斷開(kāi)發(fā)，原來(lái)的油田網(wǎng)絡(luò)也不斷的產(chǎn)生變化。每個(gè)井之間的距離漸漸變小，井眼剖面邊坡的設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮這些變化。通過(guò)研究不同井網(wǎng)對(duì)井身剖面設(shè)計(jì)的影響，不論是四點(diǎn)法井網(wǎng)、五點(diǎn)法井網(wǎng)還是九點(diǎn)法井網(wǎng)，對(duì)側(cè)斜井身剖面設(shè)計(jì)影響最關(guān)鍵的因素是井網(wǎng)中的各井間距和各井眼的軌跡與方位。除對(duì)距離較近的井眼，必需進(jìn)行防碰計(jì)算外，還應(yīng)考慮將井眼的設(shè)計(jì)方位錯(cuò)開(kāi)。通過(guò)筆者多年實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)以及外國(guó)先進(jìn)國(guó)家的研究表明在施工過(guò)程中側(cè)斜井井身的井斜角若是超過(guò)3度，便不能達(dá)到預(yù)期的效果。因?yàn)榻嵌刃?，在?shí)踐中由于地層和井之間的異質(zhì)性，會(huì)出現(xiàn)不容易形成新的井眼的現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看側(cè)斜井井身剖面設(shè)計(jì)包括：側(cè)斜井靶區(qū)設(shè)計(jì)、取套點(diǎn)深度和側(cè)斜點(diǎn)優(yōu)選以及側(cè)斜井剖面設(shè)計(jì)。根據(jù)邊坡的特殊要求，結(jié)合剖面設(shè)計(jì)的原則，該地區(qū)的地質(zhì)特征，套銑套管損壞具體情況，可選的范圍可以確定，以及邊坡，邊坡的下限值都可以確定。

3.2斜井實(shí)鉆軌道的防碰分析

側(cè)斜井修井技術(shù)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的技術(shù)，在實(shí)施此技術(shù)的時(shí)候要籌劃周密，還要保證施工的安全，降低成本。斜井實(shí)鉆軌道的防碰施工顯得更加重要，要求在施工過(guò)程中盡可能沿著預(yù)先設(shè)計(jì)好的軌道進(jìn)行。并且要求設(shè)計(jì)方能夠準(zhǔn)確無(wú)誤的對(duì)軌道進(jìn)行精確的計(jì)算和設(shè)計(jì)。

所得到的數(shù)據(jù)分析，只能了解一些分散的點(diǎn)。這樣要計(jì)算實(shí)鉆軌道的參數(shù)，只能進(jìn)行假設(shè)。依據(jù)不同的假設(shè)條件形成不同的計(jì)算方法，應(yīng)用圓柱螺線法（曲率半徑法）可以滿足側(cè)斜井施工的要求。在進(jìn)行側(cè)斜修井施工時(shí)要注意兩個(gè)因素，一是實(shí)鉆軌道的變化和趨勢(shì)，二是預(yù)先設(shè)計(jì)的軌道和變化趨勢(shì)。這是保證施工質(zhì)量的兩個(gè)重要因素。在施工過(guò)程中要注意兩者的偏差，以防止碰撞的發(fā)生。另外，舊井和相鄰井的井眼向撞也是施工中常見(jiàn)到的問(wèn)題，解決這一問(wèn)題需要分析井眼軌道之間的相互關(guān)系，井眼軌道間的相互關(guān)系可由最近距離、法面距離和水平距離三種來(lái)描述。井眼軌跡之間的最近距離是主要用于防止觸摸技術(shù)，用于比較實(shí)際鉆井軌跡和表面之間的距離偏差度軌道的設(shè)計(jì)方法，有時(shí)也可以用來(lái)防止防碰撞檢測(cè)。

3.3側(cè)斜井井眼軌跡預(yù)測(cè)方法分析

預(yù)測(cè)的指導(dǎo)思想便是用你自己的數(shù)據(jù)來(lái)確定設(shè)計(jì)點(diǎn)或鉆頂角和方位角的預(yù)測(cè)值，通過(guò)調(diào)查預(yù)測(cè)的參數(shù)計(jì)算方法，計(jì)算最小距離，表面距離，用來(lái)表達(dá)鉆孔軌跡平面距離之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)防碰預(yù)測(cè)的目標(biāo)。側(cè)斜井井眼軌跡控制的方法就是通過(guò)計(jì)算和調(diào)整鉆進(jìn)時(shí)的井斜和方位兩個(gè)方向上的合側(cè)向力，根據(jù)需要調(diào)整井眼軌跡。在施工中，通過(guò)側(cè)向力的大小來(lái)預(yù)測(cè)井眼軌跡，還可以根據(jù)井眼軌跡的變化需要調(diào)整側(cè)向力的大小，從而達(dá)到井眼軌跡控制的邊坡的目的。

4.結(jié)論與認(rèn)識(shí)

套損井側(cè)斜修井技術(shù)在修復(fù)套損井等廢棄的舊井方面起到了重要的作用，由于目前我國(guó)修井技術(shù)還不處于世界的先進(jìn)水平，因此在套損井測(cè)斜修井方面還面臨著諸如設(shè)備老化，修井成本低等問(wèn)題。這些問(wèn)題的解決也需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

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[2] 胡文瑞.增加壁厚是延長(zhǎng)隴東油區(qū)套管使用壽命的重要方法[J]石油鉆采工藝，2012，22（1）

（作者單位：中國(guó)石化中原石油工程有限公司井下特種作業(yè)公司技術(shù)發(fā)展中心）