塔河油田套管坐挂异常原因及对策分析

王伟志， 汪 露， 王存新， 晁美姣， 杨中强

(1中石化西北油田分公司石油工程监督中心 2中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院 3中石化华北石油工程有限公司西部分公司)

塔河油田三叠系碎屑岩油藏埋深4 200～4 500 m，奥陶系碳酸盐岩油藏埋深5 300～7 000 m，属于深井和超深井范畴。目前工区内常用的套管悬挂器为“W”型和“WE”型两种类型，气井采用心轴式套管悬挂器，大部分井在二开中完作业时要使用套管悬挂器对套管进行坐挂。套管坐挂就是将套管悬挂器安装在套管头内，通过锲型件夹持套管或螺纹连接套管并悬挂套管柱，其密封机构与套管副密封、法兰垫环组成一个密封的环形空间，后期通过井口装置上的试压孔来检测套管悬挂器密封、套管副密封以及法兰垫环的密封性能，保障井口装置安全使用[1]。

套管坐挂如果不成功，套管悬挂器就不能发挥正常的密封作用，直接影响后期安全施工和井控安全[2]。通过收集近几年塔河油田套管坐挂中经常发生的异常，并对其进行归类分析，不仅给出了正确的套管坐挂方式，还总结出了部分预防措施。

一、套管悬挂器作用原理

1.“W”型套管悬挂器

该类型悬挂器为单锥面卡瓦、剖分式结构，具有自锁功能，依靠套管柱自重卡住套管，使卡瓦与套管形成牢固连接。其矩形密封圈位于支撑座和压板之间，依靠压板螺栓紧固压缩密封圈进行密封，属于手动激发密封方式[3]。

2.“WE”型套管悬挂器

该类型悬挂器为单锥面卡瓦、剖分式结构，具有自锁功能，依靠套管柱自重卡住套管，使卡瓦与套管形成牢固连接。其矩形密封圈位于支撑座和卡瓦壳体之间，依靠自重压缩密封圈进行密封，属于自激式密封方式[4]。

3.心轴式套管悬挂器

该类型悬挂器通过下端套管螺纹与套管形成牢固的连接。一种采用矩形密封圈，其矩形密封圈位于支撑座和悬挂器本体之间，依靠自重压缩密封圈进行密封；另一种采用金属密封和“O”型密封圈，在悬挂器本体上加工一道锥形密封面，与套管头内相应的锥孔台阶依靠管柱自重配合密封，两者都属于自激式密封方式[5]。

二、套管坐挂异常原因及处理措施

1.套管不居中

YK24井二开使用Ø311.2 mm钻头钻至井深4 500 m中完，Ø250.88 mm套管下深4 498.5 m。该井使用Ø250.88 mm“WE”型套管悬挂器准备对套管进行坐挂，当套管悬挂器下至套管头法兰面3 cm时不再下行，现场用将套管悬重由130 t下放至105 t，套管未下行，套管悬挂器也未下行，坐挂失败。上提套管至140 t，准备取出套管悬挂器时，发现右侧卡瓦上升1 cm，左侧卡瓦未动，且右后方卡瓦与套管头间隙1～2 mm，丈量后发现套管不居中。

后期切割Ø311.2 mm套管30 cm，下放套管头，取出Ø250.88 mm“WE”型套管悬挂器，将切割的套管进行焊接，重新安装套管头，进行正常坐挂。

2.井口水泥浆闪凝

TK150井二开使用Ø250.88 mm钻头钻至4 620 m中完，Ø193.7 mm套管下深4 618.12 m。该井使用Ø193.7 mm“WE”型套管悬挂器准备对套管进行坐挂，发现水泥浆闪凝，下放套管全部重量，套管未下行，坐挂失败(见图1)。

后清理Ø311.2 mm套管与Ø193.7 mm套管之间水泥环，下掏2.2 m，然后用导链拉Ø193.7 mm套管，确保套管居中，最后安装套管悬挂器，由于套管悬重全部放空，无坐挂吨位。

图1 TK150井井口水泥浆闪凝

3.套管悬挂器尺寸不匹配

阿东1井三开使用Ø311.2 mm钻头钻至井深5 807 m中完，Ø273.1 mm套管下深5 807 m。该井使用Ø273.1 mm“WE”型套管悬挂器准备对套管进行坐挂时，发现Ø273.1 mm套管悬挂器距离坐挂位置相差7 cm，无法坐挂到位。现场将丈量数据与厂家提供的加工图纸对比后，发现Ø273.1 mm套管悬挂器卡瓦尺寸较图纸误差2 mm。后期通过对悬挂器进行打磨，正常坐挂。

S75-2井二开使用Ø250.88 mm钻头钻至5 499 m中完，Ø193.7 mm套管下深5 497.06 m。该井使用Ø193.7 mm“W”型套管悬挂器准备对套管进行坐挂，当套管悬挂器坐挂后，发现套管头顶丝无法顶出，经丈量发现套管头台阶到顶丝中心距离为160 mm，而套管悬挂器台阶到端面距离为180 mm。后期通过更换套管悬挂器，正常坐挂，见图2。

图2 S75-2井套管悬挂器与套管头不匹配

4.套管头下沉

TH12273井二开使用Ø250.88 mm钻头钻至6 074 m中完，Ø273.1 mm套管下深6 072.28 m。该井使用Ø273.1 mm“W”型套管悬挂器准备对套管进行坐挂期间，坐挂初始悬重120 t，缓慢下放套管进行坐挂，下放至悬重55 t时，发现套管头及Ø311.2 mm表套下沉25 cm，将剩余55 t悬重放空时，套管头又下沉17 cm，确定套管已坐实。

后上提套管至悬重170 t时将套管悬挂器提出，再将Ø311.2 mm套管割断，把套管头上提至合适高度后，补焊47 cm高度的Ø311.2 mm套管并焊接固定后，重新将Ø273.1 mm套管坐挂，见图3。

图3 TH12273井对311.2 mm套管进行切割后焊接

5.心轴式套管悬挂器装反

S41-3H井三开使用Ø215.9 mm钻头钻至5 082 m完钻，Ø177.8 mm套管下深5 080.77 m，该井使用Ø177.8 mm心轴式套管悬挂器进行坐挂。该井后期拆防喷器组合和钻井四通，准备安装采气树时，发现套管悬挂器FOX扣有损坏,后确认套管悬挂器装反(见图4)。

图4 S41-3H井套管悬挂器扣损坏

后期先使用合适的细锉刀对损坏的FOX扣进行修扣，再用FOX扣的短套管和心轴式悬挂器上扣，同时用套管锁固脂均匀涂抹在心轴式悬挂器FOX母扣部分和准备好的FOX套管公扣上。将加装的套管高度预留17.4 cm，打磨好倒角，安装70 MPa采气树四通，恢复正常作业(见图5)。

图5 S41-3H井井口整改后

三、用“W”型和“WE”型悬挂器进行套管坐挂的推荐方法

(1)电动钻机用液压提升系统吊起上提防喷器组，离开套管头约0.6 m，没有液压提升系统的一般钻机，提起防喷器组后用三根泵拉杆(或其他约0.5 m的杆件)支承在套管头上。

(2)清洁套管头坐挂处，然后将与套管直径相符的两块木板或U型垫板摆放在套管头法兰面上，再将套管悬挂器平衡地摆放在木板或垫板上。

(3)打开“W”型或“WE”型套管悬挂器，将塑料密封脂均匀地涂抹在套管悬挂器密封橡胶内外圈表面，然后将套管悬挂器合在套管上，检查尺寸是否匹配。

(4)确定尺寸匹配后，先把套管悬挂器连接固定好，密封压板上的压板螺丝带上即可，不要上紧，防止坐挂时剪切坏密封橡胶唇边，造成密封失效，再将套管悬挂器侧面的卡瓦支撑螺丝拆卸掉。

(5)将套管提至坐挂吨位 (1 300～1 400 kN)。

(6)拉开垫板，让套管悬挂器自由下落，坐进套管头内。如果套管不居中，将钢丝绳缠绕在套管上，使用倒链设法活动套管使之居中，套管悬挂器方即可自由平正下滑，套管悬挂器静止后再用尺子检查确认一下平正度。

(7)下放大钩的同时观察指重表，记录好悬重变化值，保证坐挂吨位在800～1 200 kN之间。针对“WE”套管悬挂器，为使密封橡胶唇边与套管头内壁形成密封状态，坐挂后还需要使用专用工具上紧悬挂器密封压板上的螺丝。

(8)将套管头上部法兰外圆上的所有顶丝旋紧，辅助固定套管悬挂器，防止悬挂器发生晃动。

(9)测量准备安装的套管四通下部内腔的深度。

四、结论与建议

(1)坐挂前认真查看套管悬挂器使用说明，并对套管悬挂器进行现场丈量，核对相关数据，可以杜绝套管悬挂器尺寸与套管头不匹配和套管悬挂器装反现象的出现。

(2)套管不居中时可考虑固井后留下两只套管吊卡，接上一根场地的套管，减小上提吨位后拉正更容易，拉正使悬挂器进入套管头内腔后，再上提到800～1 200 kN后坐挂。

(3)水泥浆返出地面时，要立即用一根直径不小于12.7 mm的长约3 m的水管插入环空，尽量多冲出一些水泥浆；如果出现水泥闪凝卡瓦不能坐挂，要立即将套管头内水泥清理干净，并且将两层套管之间的水泥下掏至少2 m，然后拉正套挂再进行坐挂。

(4)水泥浆闪凝后，如果套管自由端太短，伸长率不够，套管悬挂器不能进入套管头内腔，用倒链拉正后可以用防喷器重量下压至要求的位置，紧好压板后可以达到密封要求。

(5)通过减小表层套管口袋长度，提高表层套管固井质量，可以避免在套管坐挂时出现套管头及表层套管下沉的现象。