膨胀管打捞

膨胀管取出工艺技术研究采油工程技术研究院二〇一二年一月一、引言二、完成主要研究工作、取得成果及创新三、现场应用情况及效果四、结论与认识一、引言中原油田自2005年引进亿万奇膨胀管套管补贴技术以来，累计实施实体膨胀管补贴施工74口，累计补贴长度2612.3m。截止2009年7月统计，非正常生产17口井。其中，高含水井6口、失效4口、其他因素待大修或地质工艺改变需取出7口。国外膨胀管材质膨胀后残余应力较大（这也是铣锥扩铣易于卡钻的主要原因之一），耐反压能力仅25MPa，封堵高压层失效快。且随着生产时间的延长，补贴套管失效井会逐渐增加。其它非补贴因素措施也要求取出膨胀管。一、引言膨胀管补贴后内径104-105mm，外径117-119mm，与套管间隙仅2mm左右，取如此大直径管状物尚属首次，无前期经验可借鉴，表现在以下三个方面：（1）磨铣：大直径磨铣工具配套及施工安全性（2）切割：专用割刀工具配套（3）打捞：专用可退捞矛配套及如何避免打捞面涨鼓效应，并适应上击打捞强度通过该项目研究形成一套取出膨胀管的配套工具及工艺手段。一、项目概述二、完成主要研究工作、取得成果及创新三、现场应用情况及效果四、结论与认识完善了磨铣工艺管柱，切割打捞工艺管柱。设计了四刃、八刃及偏心铣柱、内导向工具及旋转扶正器，改进了割刀、锻铣器、打捞矛，配套了上击器、沉淀杯等工具。共绘制图纸8套，90余张。通过5口井的现场应用，验证了工艺管柱实施的有效性。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新主要完成研究工作二、完成的主要研究工作、取得成果及创新井内已补贴膨胀管示意图井内已补贴膨胀管示意图膨胀管体两端的密封橡胶组件，膨胀后与原套管紧贴实现密封锚定。膨胀管取出方案膨胀管补贴后井身结构先磨铣或锻铣膨胀管上部密封段再从下部密封段以上部位切割打捞膨胀管磨铣或锻铣膨胀管下部密封段膨胀管补贴井一般井况良好，该方案适合于大部分补贴井取出条件。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新磨铣→切割→打捞→磨铣膨胀管磨铣工具组合1、膨胀管磨铣工艺管柱管柱设计原则：（1）保证能磨掉膨胀管（2）不伤害套管二、完成的主要研究工作、取得成果及创新膨胀管专用磨铣系列工具四刃铣柱膨胀管专用铣柱二、完成的主要研究工作、取得成果及创新八刃铣柱针对内径φ104.5-105mm膨胀管设计了专用四刃、八刃铣柱，主要利用铣柱刀板上的硬质合金柱对膨胀管进行高效磨铣。工具名称接头外径水眼直径磨铣直径扶正外径接头螺纹被磨膨胀管外径刀翼数量铣柱10530117/119117/119上NC31左下NC26左116.76/119410530117/119117/119上NC31左下NC26左116.76/1198二、完成的主要研究工作、取得成果及创新工具结构工具磨铣段由磨铣刀板为主体，刀板钻孔后镶焊柱状硬质合金，车削能力强，合金与磨鞋本体联接强度高，工具使用寿命长。刀板背面堆焊碎硬质合金，提高刀板强度并起辅助磨削作用。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新磨铣材料特性型号：YT535硬度：HRC=91.5抗弯强度：1900MPa使用性能：耐磨性、红硬性高，具有较好的韧性和抗冲击性能。合金柱成排致密分布，确保磨铣切削时合金柱都能有效参与磨铣，保证工具的使用寿命。形状为梯形圆台状，合金顶面成W型凹凸面，磨铣过程中，凹凸面与磨铣断面形成一定的切削角，断屑细碎，易于反排，提高磨铣效率。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新导向铣鞋或导向锥，避免膨胀管补贴段严重变形等情况导致导向铣柱难以引入膨胀管内。工具名称接头外径水眼直径磨铣直径扶正外径接头螺纹被磨膨胀管内径刀翼数量导向铣鞋9030102/104102/104上NC26左104/1054导向锥9030/102/104上NC26左104/105/导向铣鞋或导向锥偏心铣柱二、完成的主要研究工作、取得成果及创新设计了针对内径φ104.5-105mm膨胀管的专用偏心铣柱，用于上部套管轻微变形导致大直径工具无法下入。接头外径mm刀板处外径mm刀板偏心工作外径mm被切割膨胀管内径mm膨胀管外径mm基础套管内径mm接头螺纹刀体部件结构中心孔尺寸mm105114118/120104/105116.76/119121.36124.26NC26LH3刀板35膨胀管专用锻铣器工作原理：地面打压，推动活塞上行，推动刀体张开，旋转管柱，刀片锻铣膨胀管。作用：用于锻铣补贴膨胀管上端部本体、橡胶带和上部套管变形井段。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新接头外径mm刀体部件最小外径mm刀体部件最大张开外径mm被段铣膨胀管内径mm膨胀管外径mm套管内径mm接头螺纹刀体部件结构喷嘴内孔尺寸mm101101118/120104/105116.76/119121.36,124.26NC26LH3刀翼12特点：对刀片几何形状及限位装置进行研究，提高锻铣效率，同时不磨损原井套管。旋转扶正器使用大直径旋转扶正器，避免磨铣管柱的剧烈晃动对磨铣施工干扰。扶正器一根钻铤跨接，避免因加压形成管柱末端弯曲，导致磨铣伤害套管及大直径铣柱因侧面接触套管造成扭矩不稳现象。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新名称适用套管扣型最大外径水眼扶正器124mmNC31119mm35扶正器121mmNC31117mm35沉淀杯主要收集膨胀管接箍等磨铣不到部分的碎片；同时避免较大、较重碎屑不能被循环液带出而造成卡钻事故。上接头上接头沉淀腔沉淀杯示意图上接头上接头沉淀腔沉淀杯示意图二、完成的主要研究工作、取得成果及创新接头外径水眼直径上接头螺纹下接头螺纹使用套管内径11450NC31母反NC31公反121.36，124.36膨胀管磨铣施工工艺①地面组合磨铣钻具如前管柱结构图所示；②膨胀管专用铣柱（或偏心铣柱、锻铣器）下放至膨胀管上端面遇阻位置，铣柱引导头位于膨胀管内腔，起引导和扶正作用。③地面转动转盘，膨胀管专用铣柱开始工作，将膨胀管上端部（下端部）锚定密封部分全部磨掉。施工参数：专用铣柱：加压2-3t，转速40-60转/min，排量40-70方/h锻铣器：加压1-1.5t，转速40-60转/min，排量40-70方/h④起出磨铣（锻铣）钻具。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新该管柱设计成一趟下井，满足切割、打捞、上击解卡、安全可退等多种功能。具体应用中也可根据情况分步施工。切割打捞一体化工具管柱组合2、切割打捞一体化工艺管柱专用水力式内割刀专用可退式倒扣捞矛安全接头液压震击器钻挺钻杆钻杆二、完成的主要研究工作、取得成果及创新膨胀管专用水力内割刀作用：从膨胀管内腔对膨胀管进行切割，使其与下部锚定段分离。工作原理：地面打压，柱塞内水嘴节流，产生压差，推动活塞下移，刀片张开，切割膨胀管。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新膨胀管切割、打捞工具上接头本体上滑阀下滑阀弹簧刀体扶正块钢珠弹簧压片摩擦块弹簧水力式内割刀示意图上接头本体上滑阀下滑阀弹簧刀体扶正块钢珠弹簧压片摩擦块弹簧水力式内割刀示意图特点1：设计了限位装置，刀头张开最大外径可调φ118、120mm，大于膨胀管外径φ117、119mm，小于φ121.36、124.26mm基础套管。特点2：钢珠扶正（钢珠可被压伸缩，突出本体6mm），实现工具在膨胀管内满眼扶正，保证割刀居中，防止偏移损伤套管；滚珠与膨胀管内壁点接触，内壁摩擦阻力小。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新上接头花键套限位块定位螺钉卡瓦矛杆可退式倒扣专用捞矛上接头花键套限位块定位螺钉卡瓦矛杆可退式倒扣专用捞矛上接头花键套限位块定位螺钉卡瓦矛杆可退式倒扣专用捞矛专用膨胀管可退打捞矛作用：专用可退式捞矛用于从内腔打捞膨胀管。可与水力式内割刀组合使用，能有效提高施工效率。特点1：工具外径φ95mm（原来无此规格）。特点2：最大张开外径108mm，实现104.52mm、105mm两种内腔打捞。卡瓦牙为右旋，适用反扣钻杆。特点3：工具下部设计有下接头，可连接水力内割刀，实施切割打捞一体化作业。专用膨胀管可退打捞矛工具结构：该工具由中心内螺杆，C型卡瓦，释放环，下备帽组成。工作原理：打捞时，卡瓦处于螺旋上止点，引入落鱼后捞获，退出时，左旋钻柱，卡瓦旋至释放环位置，卡瓦失去支撑，退出工具。卡瓦自由外径108mm，打捞范围103-106mm。特点：打捞面长，接触面圆，打捞面积大，受力均匀，设计满足上提100t不使膨胀管胀鼓。可与上击器配合打捞。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新震击器配套有高峰cjs-105超级上击器，以及史密斯105mm×4.22m超级液压上击器，最高可提供超过100t的上击解卡力。二、完成的主要研究工作、取得成果及创新作用：主要用于膨胀管打捞遇卡时震击解卡。切割打捞一体化工艺1、如前图所示连接切割、打捞一体化管柱各种工具下井，下放至膨胀管预切割位置（距离膨胀管下端上部3-4m处）。2、地面泵车打压，逐渐加大排量，使下滑阀产生1.3MPa的节流压力差，割刀片张开，以40～50r/min的转速施工，内割刀自动进刀切割，直至割断膨胀管（此过程需要2-3min）。3、膨胀管割断后，反旋上提管柱，捞矛处于打捞状态，如打捞遇卡，下放正旋、卡瓦位于释放位置，上提退出钻具。（此管柱中所用的可退捞矛是第一种结构）二、完成的主要研究工作、取得成果及创新膨胀管取出磨铣、切割、打捞一体化工艺技术。研制了适用于膨胀管磨铣的专用八刃铣柱、偏心铣柱。研制了适用于膨胀管切割打捞的专用内切割工具、打捞工具。创新点二、完成的主要研究工作、取得成果及创新汇报内容一、项目概述二、完成主要研究工作、取得成果及创新三、现场应用情况及效果四、结论与认识膨胀管取出工艺技术现场应用统计表施工日期厂别井号膨胀管井段m取出长度m2009年10月采油三厂明1-51759.38-1810.5磨铣9.4m2010年4月采油三厂卫229-21122.6-1210.6、1654.23-1680.13磨铣5.6m2009年3月采油一厂文65-181744.3-1760.5磨铣6.1m，取出9.8m2010年10月采油一厂文101-542358.8-2387.5磨铣7.4m2009年6月采油二厂濮102327.72-2350.35磨铣6.9m，扩铣卡钻，中完项目实施以来，共应用5井次，取出膨胀管累计46.1m，工艺成功率100%。三、现场应用情况及效果井例一：明1-5井（1）修前简况2008年8月，该井由原人工井底1776.54m加深至1810.5m，亿万奇膨胀管的补贴段为1759.38-1810.5m。膨胀管在下部裸眼段有19.61m。该井漏失段较多，拟下4″套封堵所有漏失段，重新射孔开采。由于膨胀管内通径为φ105mm，影响4″套管的下入及固井质量，故要求磨铣膨胀管。三、现场应用情况及效果（2）膨胀管取出过程下φ110mm铣锥扩铣无进尺，后下膨胀管磨铣专用工具，累计磨铣膨胀管12h，进尺9.4m，将膨胀管上端口的胶皮段彻底清除。工具磨损状况三、现场应用情况及效果井例二：文65-18井（1）修前简况2004年5月套管补贴，补贴井段1744.3m-1760.5m；2004年6月检管找漏，漏点：1747.59m，仍为补贴处，要求大修打捞膨胀管堵漏。三、现场应用情况及效果（2）施工简况采用膨胀管专用磨铣管柱，磨铣井段1744.3m-1747.9m，进尺3.6m，成功处理了上端鱼顶及带胶皮部分的膨胀管。下膨胀管专用切割工具至膨胀管底部3m处切割；下可退式捞矛、可退式螺旋卡瓦捞矛，成功捞出膨胀管皮共计2.4m，膨胀管6.84m；继续磨铣底部带胶皮部分进尺2.5m；打捞发射器0.58m。下φ118mm铣锥清理膨胀管井段后，下φ118mm×2.0m通井规通井至深度2447.7m。打捞出膨胀管实物打捞出膨胀管丝扣实物三、现场应用情况及效果该技术现场应用效果良好，施工周期短、风险低。试验5井次，4口井顺利完成投产，累计恢复油井控制储量24.5×104吨，可采储量2.2×104吨；恢复水井水驱控制储量4.3×104吨，水驱可