套管外補(bǔ)貼工藝研究與應(yīng)用

李同勇(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

0 引言

海洋石油鉆井作業(yè)是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)、高成本的作業(yè)，在鉆井作業(yè)過(guò)程中，會(huì)遇到各種各樣的井下復(fù)雜情況或井下事故，而套管復(fù)雜情況或套管事故就是其中較為常見(jiàn)的一種，如下套管中遇阻導(dǎo)致套管下不到位或遇卡導(dǎo)致套管無(wú)法下放或拔出，由于套管質(zhì)量缺陷引起套管刺漏、裂紋、脫扣等，采用傳統(tǒng)的倒扣等方法來(lái)處理這樣的套管事故，往往需要花費(fèi)大量的作業(yè)時(shí)間，少則7至8天，多則數(shù)10天，占用大量的人力、物力、財(cái)力，而采用套管外補(bǔ)貼工藝一般只需2至3天就可完成上述套管事故的補(bǔ)救工作，實(shí)現(xiàn)快速處理事故、最大限度降低事故造成的損失[1-4]。

1 套管外補(bǔ)貼工藝

1.1 工藝簡(jiǎn)介

套管外補(bǔ)貼技術(shù)較早是修復(fù)淺層套管破裂和變形的。目前通過(guò)進(jìn)一步完善和發(fā)展，可以修復(fù)深部套管變形和錯(cuò)斷、破裂，可以完全恢復(fù)原井的技術(shù)指標(biāo)和功能。應(yīng)用該技術(shù)前利用套銑鉆頭、套銑筒等工具，套銑套管外巖石和水泥環(huán)至套損點(diǎn)以下，采用倒扣或切割的方法，取出已損壞的套管，下入新套管對(duì)扣或補(bǔ)接并固井[5]。套管外補(bǔ)貼工具是一種適用于不同尺寸和質(zhì)量套管的封隔器型補(bǔ)貼器，采用專(zhuān)用的外補(bǔ)貼工具對(duì)銑平端面的井下套管柱進(jìn)行回接密封，最終成為修復(fù)套管柱的永久部分留在井下，重建完整的套管管串，實(shí)現(xiàn)井筒的密封性。

1.2 工具分類(lèi)及組成

目前套管外補(bǔ)貼器有48.3 MPa、68.9 MPa和82.7 MPa三種額定工作壓力，適用于不同套管尺寸的規(guī)格[6]。

套管外補(bǔ)貼工具由外筒、內(nèi)置的密封總成和承載總成三部分組成。其中密封總成包括密封盤(pán)根、密封保護(hù)器和剪切銷(xiāo)釘；承載總成包括卡瓦組合和卡瓦控制環(huán)。套管外補(bǔ)貼器外筒下部的引鞋，方便補(bǔ)貼器下入時(shí)捕撈住經(jīng)磨銑平整的原套管；上部有連接套管的絲扣；中部為補(bǔ)貼器的延伸筒，可以根據(jù)需要調(diào)整切割位置和控制磨銑平整的原套管進(jìn)入補(bǔ)貼器的長(zhǎng)度。密封總成的密封盤(pán)根由保護(hù)套封住，可以避免套管進(jìn)入補(bǔ)貼器時(shí)損壞密封盤(pán)根。承載總成的籃式設(shè)計(jì)可以在需要時(shí)進(jìn)行脫手，卡瓦控制環(huán)可以磨銑掉套管外部的毛刺。

1.3 工具原理

將套管外補(bǔ)貼工具連接在新套管下部，下入井中撈住原套管后，繼續(xù)下放外補(bǔ)貼工具直到不能再下行為止，在下放補(bǔ)貼工具的同時(shí)，井下原套管將補(bǔ)貼工具內(nèi)的密封保護(hù)套頂開(kāi)，密封盤(pán)根罩住原套管外壁從而實(shí)現(xiàn)密封。將新的套管下入井中，使新套管與原套管之間的套管外補(bǔ)貼工具一起構(gòu)成套管外補(bǔ)貼。

1.4 工藝優(yōu)點(diǎn)

套管外補(bǔ)貼工藝從井內(nèi)套管柱外面實(shí)現(xiàn)補(bǔ)貼回接，不損失原套管串內(nèi)徑；特殊的“L”型密封盤(pán)根設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)雙向密封，最大限度保持補(bǔ)貼的完整性；擁有不同額定工作壓力、較寬范圍的補(bǔ)貼尺寸可選擇，可以滿(mǎn)足不同壓力等級(jí)、不同井身結(jié)構(gòu)的需要；補(bǔ)貼器的承載總成采用籃式設(shè)計(jì)，可以方便地?fù)谱〗?jīng)磨銑平整的井內(nèi)原套管柱，同時(shí)在需要的時(shí)候可以進(jìn)行脫手操作；套管外補(bǔ)貼工藝既能在半潛式平臺(tái)實(shí)現(xiàn)懸掛式套管回接，也可以在自升式平臺(tái)實(shí)施卡瓦式套管回接。

2 施工工序

2.1 作業(yè)前準(zhǔn)備

作業(yè)前需要獲得已下入的套管準(zhǔn)確及詳細(xì)的數(shù)據(jù)，如果套管外環(huán)空已經(jīng)固井，則需要下入CBL或下入工具測(cè)套管卡點(diǎn)并確定套管外環(huán)空水泥返高位置，以利于尋找切割點(diǎn)進(jìn)行切割作業(yè)。如果套管外環(huán)空沒(méi)有固井，則需進(jìn)行固井作業(yè)并座掛套管，倒扣、切割套管后，起出套管座掛卡瓦或套管懸掛器。如果需要，可下入銑錐磨鞋組合，清理套管內(nèi)徑，為下入套管內(nèi)水力割刀切割套管作準(zhǔn)備。

2.2 切割位置與切割點(diǎn)選擇

(1)對(duì)于在下套管過(guò)程中遇阻使套管沒(méi)有下到位，或者由于套管掛質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致座掛不住、密封總成不能密封等現(xiàn)象，可以選擇在套管頭以下盡可能淺的井深位置作為切割點(diǎn)，這樣可以減少切割后回收的套管數(shù)量和新下回接套管串的數(shù)量，以利于縮短套管作業(yè)時(shí)間，又兼顧套管配長(zhǎng)難度。

(2)對(duì)于刺漏、裂紋或脫扣等故障套管，則選擇在故障套管以下的第一根長(zhǎng)套管上。

(3)具體切割點(diǎn)的確定。在選擇好切割位置深度范圍后，確認(rèn)該深度長(zhǎng)套管的接箍以下4 m至該長(zhǎng)套管的中間位置之間。這樣可以確保原套管串能進(jìn)入補(bǔ)貼器足夠的長(zhǎng)度，同時(shí)也方便新回接套管的配長(zhǎng)。

2.3 切割和回收套管

在確定好切割點(diǎn)深度后，下入套管內(nèi)水力割刀至預(yù)定深度切割套管；切割完后進(jìn)行套管內(nèi)撈矛工具打撈、回收套管。

2.4 修整割口

切割后的套管割口需要磨銑修整。下入外側(cè)帶裙邊引子的領(lǐng)眼磨鞋，修整被切割的套管割口并清理套管外的污垢，修整完畢后的原套管頂部成錐形。修整完畢起鉆前利用磨銑工具組合再次校正原套管頂部的深部，計(jì)算補(bǔ)貼器和新回接套管串的最終配長(zhǎng)以提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.5 組合、下入補(bǔ)貼套管串

依次組合并下入套管外補(bǔ)貼器、新回接套管串、配長(zhǎng)套管串及套管掛?？刂葡路潘俣龋瑩谱≡坠芎罄^續(xù)下放，剪切密封總成保護(hù)套銷(xiāo)釘后繼續(xù)下放，直至管串不能下行或者套管坐掛到位為止。

2.6 過(guò)提原套管，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)貼器密封

組合并下入套管內(nèi)撈矛組合至原套管內(nèi)部，過(guò)提原套管15 t左右，把補(bǔ)貼器卡瓦向內(nèi)壓縮，使卡瓦鎖緊密封總成并使之與原套管緊密相連，從而實(shí)現(xiàn)套管串的完整性。下放管柱，退出撈矛。

2.7 試壓驗(yàn)封

按不超過(guò)套管的承壓能力從套管內(nèi)對(duì)套管外補(bǔ)貼器進(jìn)行試壓，測(cè)試補(bǔ)貼器是否密封合格。試壓合格，完成套管外補(bǔ)貼工作[6]。

3 某井應(yīng)用實(shí)例

某井坐封7″尾管頂部封隔器后，試壓20.68 MPa，未成功。采用逐段試壓法，推斷是35 m以上套管有漏點(diǎn)。經(jīng)研究決定采用套管外補(bǔ)貼回接工藝進(jìn)行補(bǔ)救。在套管掛以下合適位置切割9-5/8″套管，采用套管外補(bǔ)貼回接套管工藝并實(shí)現(xiàn)套管坐掛及密封，建立本井9-5/8″套管的完整性。

3.1 切割回收套管及懸掛器

下入9-5/8″套管割刀組合至切割深度36.9 m(套管接箍在30.62 m)，確定9-5/8″和13-3/8″環(huán)空壓力為0，36.9 m處開(kāi)始切割套管，起鉆甩割刀工具。配9-5/8″套管撈矛鉆具組合至17.16 m，釋放撈矛，回收套管懸掛器和短套管、套管1根、套管轉(zhuǎn)換接頭1個(gè)以及斷套管1根。

3.2 磨銑套管割口

下12-1/4″套管磨銑工具組合至魚(yú)頂36.9 m，套洗并修理魚(yú)頂至37 m。倒劃至33 m，沖洗掉魚(yú)頂磨銑后的碎屑，起鉆。

3.3 下入套管外補(bǔ)貼工具

(1)配套管補(bǔ)貼工具組合。

(2)下至22 m，最后一根套管上接頂驅(qū)和循環(huán)頭，繼續(xù)下至魚(yú)頂37 m。旋轉(zhuǎn)引魚(yú)頂進(jìn)入補(bǔ)貼內(nèi)，下壓至37.48 m(補(bǔ)貼器頂部密封在37.32 m，底部密封在37.48 m)上提確認(rèn)卡瓦卡牢魚(yú)頂，壓力測(cè)試13.79 MPa,10 min。

(3)拆升高短節(jié)與套管頭連接，提起防噴器和升高短節(jié)，上提拉力60 t，放入9-5/8″套管卡瓦，下放懸重20 t，坐套管卡瓦，套管頭工程師完成切割套管作業(yè)，安裝9-5/8″ x 13-3/8″ 套管密封。安裝井口，事故處理完畢。

本次套管外補(bǔ)貼作業(yè)，從組合9-5/8″套管割刀組合到補(bǔ)貼完成，共用時(shí)15個(gè)小時(shí)，順利實(shí)現(xiàn)了套管的完整性，后續(xù)完井作業(yè)順利。

4 結(jié)論與建議

(1)套管外補(bǔ)貼工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)操作方便，能大幅度減少處理事故的時(shí)間，提高生產(chǎn)時(shí)效。

(2)套管外補(bǔ)貼回接工藝從套管外進(jìn)行回接，不造成原套管串的內(nèi)徑損失，不影響后續(xù)施工作業(yè)的實(shí)施。

(3)套管外補(bǔ)貼工具具有雙向密封特點(diǎn)，密封性好。

(4)從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例來(lái)看，采用套管外補(bǔ)貼工藝處理套管事故，是可行、高效的一種方式。

(5)套管外補(bǔ)貼通常適用于套管外無(wú)水泥封固的情況，因此作業(yè)前，必須確定套管切割位置及環(huán)空外水泥膠結(jié)情況。如果遇到套管外有水泥的情況，理論上也可以進(jìn)行套銑后進(jìn)行補(bǔ)貼，但需要做套銑和其他方案的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)[7-9]。