取换套技术

大庆油田有限责任公司二○一四年五月取换套技术世界各国油田开发进程表明，随着开采年限的增长，受工程和地质因素的影响，油水井套管将出现不同程度的损坏。为此，油田工作者应按着“预防为先，防修并重”的方针，一是研究套管损坏的机理，制定防护措施；二是研究套损井修复技术，提高大修井修复能力。由此减缓套管损坏速度，尽可能的延长油水井的使用寿命，降低油田维护的操作成本，提高油田后期开发的经济效益取换套技术较早是用来修复浅层部位套管外漏、破裂和变形的，近几年通过工艺的进一步完善和发展，可以用于修复深部套管变形、错断、破裂和外漏井，修复井完成的指标与新井相同，能够满足分采、分注措施的要求，是最彻底的一种套损井修复方法大庆油田自上世纪80年代后期开始研究取换套修井工艺技术，发展至今工艺技术已经成熟、设备及工具配套完善，能够完成51/2”套管井深部取换套攻克了钻遇管外封隔器和扶正器、小表套及有放气管套损井取换套、油层部位取换套以及打不开通道井深部取换套等难题，发展配套了修井液体系、系列专用工具以及取换套施工钻具防卡等技术，已应用1831口井，取套最深达到1138m，修复率在90%以上一、工艺原理取换套技术是利用套铣钻头、套铣筒、方钻杆等配套钻具，在钻压、转速、排量三参数合理匹配的情况下，以优质泥浆造壁防塌、防喷、防卡，应用“组合切割、适时取套、示踪保鱼、修鱼找正”等技术措施，完成对套管外水泥帽、水泥环、岩壁及管外封隔器等井段套铣，取出被套铣套管，下入新套管补接或对扣完井二、工艺流程取换套前准备套铣切割打捞固井补接切割打捞套损部位试压完井每套铣进尺80-120米切割打捞一次经循环操作直至过套损部位取换套过程示意图套铣技术取套技术补接技术三、施工方法取换套管的施工操作一般可分取换套前期准备、套铣取套、补接完井三大部分1、取换套前期准备取换套前期准备工作包括压井、起原井管柱、核定套损点、整形扩径、打捞落物、通井、丢手填砂、打井口导管、安装钻台、配制套铣工作液等工序内容（1）压井:按SY/T5587.3-93标准执行根据施工设计的要求，选用合适密度的压井液反循环压井2周压井液密度设计应以地质设计、射孔层位地层压力当量修井液密度值为依据，再附加一个安全值，确定压井液密度ρ＝100（P油层+P附加）/Hρ---压井液密度（g/cm3）；P油层—静压或当前地层压力MPaP附加—附加压力（1.5－3.5MPa）；H---油层中部深度附加值的确定方法如下：油井：0.05g／cm3～0.10g／cm3。气井：0.07g／cm3～0.15g／cm3（含硫化氢等有毒有害气体的井取最高值）（2）起原井:按SY/T5587.3-93标准执行（3）打印:按SY/T5587.3-93标准执行下入适当尺寸铅模打印，并根据铅模印痕判断套损点套损类型、套损深度、套损通径。套损主要包括变形、弯曲、错断、裂缝、外漏套管变形套管错断套管裂缝打铅印证实，套管通径大于原套管内径81％的井，被确定为套管变形打印证实，铅模端面有明显反映套管错断印痕或大修取套证实套管错断的井为套管错断打印证实，铅模端面有破裂痕迹，洗井时，井内返出大量岩石碎块（直径大于9～12mm）的井定为套管破裂（4）打通道:根据印痕情况，选用铣锥或梨形整形器整形复位（5）通井:铅模通井至人工井底，按SY/T5587.3-93标准执行（6）验漏:井段为井口-射孔井段上界，按SY/T5587.3-93标准执行分别采用100m卡距和10m卡距逐段验漏，根据漏点深度确定取套深度，验漏管串结构自下而上为：丝堵+油管+K344-114封隔器+喷砂器+油管+K344-114封隔器+油管套管外漏井口周围套管外部不断渗漏油、气、水等流体，经落实渗漏物是从井内漏出漏点漏点（7）丢手填砂:下入φ114mm×5m加固管对套损点进行加固示踪。加固管串结构自下而上为：φ114mm×5m加固管+球座+油管短接+Y344-114封隔器+正反扣丢手接头+油管。管串下至预定位置后，打压座封封隔器，正转管柱丢手填砂（8）准备:固导管、安装钻台、冲鼠洞、配泥浆、准备好一切材料及各种工用具2、套铣取套（1）套铣套铣深度为套损点以下第2根套管接箍以上2m（如果采取对扣补接，套铣深度应在套损点以下第2根套管接箍以下2m）套铣井段钻压（KN）转数（rpm）排量（l/s）裸眼段20~8080~12025~28封固段30~10080~12028~30套铣参数套铣要求：如果水泥帽中有放气管，应下入专用细牙套铣头将水泥帽及放气管套掉后，换普通套铣头套铣接单根重新启泵时必须先转动钻盘2-5圈后再启泵，排量逐渐加大，避免压力激动套铣至预计深度后，停钻循环，至出口含砂2%后停泵取套下入内割刀和打捞工具分次切割打捞套管，最后将套损点以上套管全部取出（2）取套操作要求：每套铣进尺80-120m取套一次钻具丈量准确，割刀下至预定位置后正转钻具，以10-20r/min的转速转4-5圈（有效圈数）停转下放钻具，验证是否坐卡，坐卡后上提管柱0.1m，继续正转管柱，转速同上，切开为止。然后下入套管打捞工具，将切断的套管全部捞出若作业时间超过4h，必须进行循环，以防卡钻（3）冲砂打捞冲砂捞出丢手管柱（4）打捞套管切割并打捞出套损点至补接点井段之间套管（5）修整鱼头下入φ140mm空心磨鞋，修整套管鱼头，直至满足补接要求3、补接完井采用铅封补接器补接新旧套管（1）管串下至套管端面以上2-3m时，开泵循环冲洗鱼顶，记录管串悬重（2）缓慢下放并正转管串，将套管鱼头引入工具引鞋内，悬重下降至管串的1/3为止（3）缓慢上提管柱，上提负荷增加80-100KN，开泵试压10-20MPa，5min压力降不超过0.5MPa为合格（4）下放管柱打开注水泥通道，注水泥固井水泥浆返至设计井深，误差不超过20m。上提管串，负荷增加100KN，保持负荷候凝48-72h（5）试压试压井段为井口—补接点以下2m，试压管柱自下而上为丝堵+φ62mm油管+K344-113封隔器+喷砂器+φ62mm油管+K344-113封隔器+φ62mm油管短节，清水试压，压力15MPa、30min压力下降不超过0.5MPa为合格，试压合格后方可进行下步施工（6）安装固定井口调整好最后一根套管，用丝扣连接，不允许焊接，上提套管至新下套管悬重以上4-5KN，固定井口，本次施工后套补距不变（7）打水泥帽套管外下入φ38mm小油管，井口打水泥帽不少于40m，打水泥浆前先打4-5m3水垫，水泥浆返至地面。固井及候凝期间套管应始终保持4-5KN的上提拉力（8）通井下入φ118mm×5m通径规模拟通井至人工井底。如遇砂柱，则起出通径规，下冲砂管柱冲砂至人工井底（9）替喷光油管下至人工井底，清水30m3，正循环替出井内泥浆，按SY/T5587.3-93执行（10）完井下φ62mm油管完井，安装井口采油树（11）收尾装井口，收尾，交井，按标准执行四、技术发展中深部取换套技术的发展主要针对以下五个方面的问题：一是套铣钻具不适应套铣管外封隔器和扶正器的要求；二是钻具强度和结构不适应900m深部套铣的要求；三是错断井的断口引入防丢鱼技术不过关；四是深部工况下新旧套管回接及实施固井密封难五是套铣泥浆还不能完全满足深部取换套施工周期长、停钻频繁、稳定井壁防坍塌、抗钙浸、预防卡钻等要求针对上述问题发展的51/2＂套管井中深部取换套技术较好的解决了上述问题（1）高强度套铣钻具的研制钻具示意图设计的套铣钻具结构Φ219mm方钻杆+Φ260mm连接变扣接头+Φ219mm套铣筒+Φ290mm套铣头钻具主体外径Φ219mm,最大外径Φ290mm,最小内径Φ192mm方钻杆上接头方钻杆下接头六方方杆套铣头变扣接头套铣筒本体变扣接头套铣筒本体:即满足51/2″套管的管外复杂套铣,又满足套损部位的引入处理套铣筒项目外径mm内径mm有效长度m钢级接头最大外径mm接头扣型参数219195≥9.0D5525985/8″正规钻杆扣套铣筒基本参数表基本结构优点为:六方结构较四方结构扭矩传递均匀，预防扭伤钻具；缩小了外径，使之与现有设备配套，在外径缩小内径不变的情况下，强度不减，整体抗弯曲能力强，具有刚度好、稳定性强的优点套铣方钻杆项目对边外径mm内径mm有效长度m上、下接头形式参数21919011~1285/8″非标变扣接头：锥度1:8、8扣/寸改为4扣/寸,起下速度提高50%，抗扭力大。这套钻具的丝扣抗拉力4586KN，抗拉扭综合应力386MPa，900m套铣安全系数为1.8，整体强度比原钻具强度提高25%。另一个特点是内通径较大，切割、打捞、断口引入以及鱼头修整和补接等工序都可在套铣筒内进行,避免频繁起下钻具引起的井壁坍塌和丢鱼等工程事故（2）管外封隔器及扶正器处理技术处理的原则是：外体套铣,整体打捞Ⅰ型套铣头（Φ300×Φ190mm）是一种集套铣岩层、水泥环和管外封隔器、扶正器为一体的多功能套铣钻头表6套铣头基本技术参数型号接头扣型接头外径mm最大外径mm最小通径mm下端面铣齿个数185/8″钻杆扣2753001906~8设计的特点切削示意图刮削和剪切示意图（3）严重错断井断口引入方法错断井下断口的引入是取套施工的关键环节，以往主要采用预处理示踪法根据铅模印痕情况，采用以下方式对变形、错断逐级整形复位至Φ120mm整形器顺利通过断口梨形胀管器铣锥滚珠整形器梨形铣锥冲胀整形磨铣整形燃爆整形套损点处理完后，下示踪丢手管串结构：丝堵（或导锥）+Φ89mm钻铤×8m+Φ62mm油管短节+Y341-114封隔器+丢手接头。此套管柱封隔器深度应下在套损点以上3-5m，确保钻铤位于套损井段丝堵（或导锥）+Φ62mm油管短节+Y341-114封隔器+丢手接头+Φ105mm钻铤×9m+Φ62mm油管短节。此套管柱封隔器深度应下在套损点以下4-5m，确保钻铤位于套损井段丝堵（或导锥）+Φ62mm油管+Φ105mm钻铤×9m+Φ62mm油管短节。此套管柱丢在至人工井底，确保钻铤位于套损井段通径小于φ70mm的严重错断井打不开通道，无法示踪，就不能取套，为此，研制了Ⅱ型套铣头，进行扩口收鱼引入Ⅱ型套铣头（Φ290×Φ260mm）用于处理套损部位，实现下部套管引入。采用YD合金将套铣头铺成流线型扩口，变刮削为引入研磨，磨铣不规则鱼顶平稳、不蹩钻，避免了对下部断口的工程破坏，保证鱼头完整不丢失表6套铣头基本技术参数型号接头扣型接头外径mm最大外径mm最小通径mm下端面铣齿个数185/8″钻杆扣2753001906~8285/8″钻杆扣27529026018套铣头基本参数表修鱼引入示意图这种方法保证鱼头规则完整不丢失。可以较好的解决因套损严重,无法实施加固示踪的丢鱼问题,扩大了取套技术的适用范围断口通径较小且有原井落物井况套铣钻头套铣过下断口2-3m后，处理断口以上套管并将套管全部取出。这种取套打捞法，可将套管内的原井落物带出，剩余落物可在套铣筒内处理。当下断口含在套铣筒内时，需将原井落物处理干净，如处理不干净，应继续套铣到下断口以下10-20m，然后打捞套管并导出这部分套管，捞出套管内落物。如断口不规则，以下有弯曲，应磨铣处理、截弯取直，然后修整鱼头，下入示踪管柱示踪此外，针对2〃或21/2〃放气管磨铣的需要，配套了Φ300×170mm套铣头，具有套铣和磨削双重功能(4)新旧套管对接密封技术套管补接是套铣打捞至预定位置后，下入新套管通过相应补接手段进行新老套管对接的过程套管补接工艺固井段以上套管补接过油层套管补接对扣补接封隔器式套管补接铅封注水泥补接器补接封隔器式套管补接器1-上接头；2-铅封;3-保护套;4-密封圈;5-卡瓦;6-筒体;7-密封圈;8-铣控环;9-引鞋封隔器式套管补接器：连接在新套管最下端的封隔器式补接器接近井下套管时，一边慢慢旋转，一边下放工具，井下套管通过引鞋进入卡瓦。卡瓦先被上推，后被胀开让套管通过。套管通过卡瓦后，继续上行推动密封圈，保护套使其顶着上接头，则密封圈双唇张开，完成抓捞，实现套管补接封隔器补接示意图铅封注水泥套管补接器1-上接头；2-壳体；3-卡瓦座；4-