套管打通道工艺技术研究与应用

2016-02-25张军

西部探矿工程 2016年4期

关键词：扶正钻具钻杆

张　军

（胜利油田鲁胜石油开发有限责任公司，山东东营257000）

套管打通道工艺技术研究与应用

张军*

（胜利油田鲁胜石油开发有限责任公司，山东东营257000）

通过对目前油田套损井和每年套损井增加数量的统计，分析了套损井治理的重要性，对比几种套管治理方式的成本、存在问题，确定套管打通道治理套损井的可行性，对套管打通道相关的技术参数、操作要求和注意事项进行了详细的说明，并对套管打通道的前景进行了预测。

修井作业；套管；套磨铣；保护

1　概述

随着油田的开发，油、水井的套管长期受地层压力的挤压，同时，套管还受地层水、修井液、酸液及其它入井液的侵蚀，再加上修井工艺不完善，这些因素都会造成部分油、水井套管不同程度的损坏。套管损坏是全世界的油田普遍存在的问题，由此而造成的危害和经济损失也是的十分惊人的。据统计，胜利油田套管损坏井平均每年近400口，油水井的套管损坏，已经成为制约油田发展严重的问题。

以往我们采取的修套工艺，一是采用各种方法对套管进行整形；二是用铣锥铣套管，铣出通道。套管整形存在的问题是：套管治理效果差，治标不治本，治理后很容易出现反复；用铣锥铣套管存在的问题是：由于工具、管柱组合和操作等原因，往往通道未打通，反而将套管磨穿，造成油水井报废。另外，传统套管治理工艺，对于套管严重变形、套管错位的井，基本是无能为力。利用原井的套管，对套管损坏部位进行打通道后修补，可以为采油厂增加产能，并节约大量的资金。

2　套管打通道技术的优势

对于套管严重变形、套管错位的井，一般是采用套管内定向侧钻的方法，这种方法比重新钻井虽然节省了一定的费用，但平均每一口定向侧钻井也要花费约140万元，无定向侧钻花费约110万元。而采用套管打通道技术，所需资金不到无定向侧钻的一半，而且套管打通道施工周期短、见效快，更有利于采油厂原油上产。首要的问题是先将套管打出一个通道，为下一步修补打下基础。目前国内套管打通道一般是采用塔式钻具组合，将套管损坏部位打通道后，再进行套管补贴或者下小套管固井的工艺，来进行套管治理。套管打通道工艺广泛适用于套管缩径、套管弯曲变形、套管破裂、套管错位度不超过套管中心点的油、水井的套管治理。

3　套管打通道技术的核心

3.1套管打通道时容易发生的问题

套管打通道的关键，是要将套管损坏部位打通，并沿原井套管的轨迹，延伸到套管损坏部位以下的井眼，如果在套管打通道时，钻具发生偏移，将套管打穿，使钻具跑到套管以外，就意味着套管打通道失败。由于套管损坏部位的变形的不规则、不对称，在用常规铣锥和钻具组合时，钻具很容易发生偏移，造成套管打通道的失败，如何克服钻具偏移，是我们要解决的主要问题。

3.2套管打通道工具的选择

为了解决套管打通道时钻具的偏移问题，我们反复研究与探索，考虑到原井眼的利用，并借鉴了钻井的纠偏技术，采用领眼铣锥加铣棒钻铣、钻具扶正与稳斜并举的方法，迫使钻具沿原井眼的轨迹运行，成功地解决了钻具偏移的难题。下面以∅139.7mm套管为例，介绍套管打通道的工具、钻具组合。

（1）领眼铣锥（修井专用工具）：

①结构：领眼铣锥由领眼头、铣锥体和接头构成。领眼铣锥的领眼头直径小于∅60mm，铣锥体有效部位直径由∅70mm逐渐加大到∅118mm，其锥体部分的锥度为1/8，工具总长940mm。

②作用：领眼铣锥在钻铣变形破损套管的同时，其领眼部位由于直径小，并且未铺焊钨钢，能保证铣锥始终在井筒内，避免铣锥铣破套管的变形部位后，偏移到井筒外。

（2）铣棒（修井专用工具）：

①结构：铣棒由下接头、铣棒体、上接头构成。铣棒体直径120mm，工具长度1100mm。

②作用：在领眼铣锥将变形破损套管铣出通道后，进一步扩大套管通道的通径，还能对套管弯曲的部位进行钻铣，使打出的通道能够符合下一步工序的要求。

（3）加重钻杆（修井专用工具）：

①重量：D89mm加重钻杆的重量为每根345kg。

②结构：加重钻杆本体上有两段加厚段加厚段的外径为89mm。

③作用：给钻具加压，在井筒内起扶正钻具的作用。

④扶正器：在每根加重钻杆之间，连接上∅120mm滑套式扶正器，滑套式扶正器在原井眼内起扶正和稳斜的作用。

3.3套管打通道钻具组合的选择

套管打通道采用扶正稳斜钻具组合：领眼铣锥+铣棒+安全接头+加重钻杆+扶正器+钻杆。

根据套管打通道钻压的要求，一般选用3根加重钻杆，加重钻杆的作用是给钻具加压时，加重钻杆的重量作用在铣锥和铣棒上，普通钻杆不承受施加钻压的作用。由于加重钻杆本体的壁厚为11.5mm，在承受钻压时不会发生弯曲，就能够保证整个钻具组合的稳斜和纠偏，使打套管钻具始终在原井眼运行，从而保证套管打通道的成功。

3.4套管打通道现场操作技术参数

实施套管打通道时，除了选择合适的钻具组合外，必须选择合理的打通道参数，才能保证按要求将损坏的套管打出符合要求的通道。

（1）钻压：小于等于10kN。首先，按照钻具组合，将打通道工具下入井内，下至套管损坏部位以上5m，开泵建立正循环，然后旋转并缓慢下放钻具，逐渐接触套管损坏部位，钻压不能超过10kN。如果钻压超过10kN，将导致加重钻杆以上的普通钻杆受压，使钻杆发生弯曲，一是使钻具与套管接触面积增大，钻具需要的驱动扭矩过大，容易发生钻具偏移；二是弯曲钻杆与套管壁摩擦，时间长了后，可能发生钻杆被磨断的事故。

（2）转速：小于等于30r/min。由于套管的钢性好、硬度大，因此铣锥及铣棒在钻铣变形套管时，需要较大的扭矩。钻具的转速超过30r/min，钻具旋转不稳定，容易产生憋钻和跳钻现象，影响钻具的钻进，严重的可能产生撕裂套管，导致通道未打开、钻具偏出套管外的严重后果。

在钻具整体通过套管损坏部位后，将钻具提至套管损坏部位以上，同时观察遇卡显示情况，再按照上述参数，再进行钻铣。通过以上方法进行多次钻铣，使套管损坏井段通径达到技术要求，套管壁光滑无毛刺，上提下放至无卡阻显示为止。如若套管损坏井段较长，每根单根必须进行上述操作，同样达到上述要求后，方可进行换单根，直至打通为止。

4　后续的套管治理工作

（1）在套管打通道施工完成后，必然会对套管造成一定的损坏，尤其是套管缩径、断错的井，如果套管打通道施工完成后，不采取其他措施，直接投入油井生产，会产生以下不良后果：一是套损位置在后续的生产过程中，因套管强度的降低，再次出现变形、缩径、断错等情况；二是套管损伤位置存在破裂或打通道过程中造成套管孔洞等，会造成套损位置出砂影响生产的情况。无论是任何一种情况或两种情况发生，会对油井的生产产生直接影响，所以，在实施套管打通道施工后，必须实施套管补贴或悬挂小套管施工，对套管损坏位置进行加固。

（2）套管补贴技术：套管补贴技术主要有波纹管补贴和膨胀管补贴等，目前套管补贴施工最常用的是膨胀管补贴，这项技术具有补贴通径大（∅139.7mm套管补贴内通径最大可达108mm）、加固强度较高的特点。

（3）小套管悬挂加固技术：小套管悬挂加固技术就是在套损段下入∅114mm无接箍套管或∅95mm小套管进行悬挂，然后水泥固井将小套管悬挂、固定在套损位置，该技术对套管加固强度比套管补贴套高，但套管内通径要远小于套管补贴工艺。