井下作业套管保护技术探讨

摘 要：针对井下作业特点，分析了套管损坏类型，重点围绕修井作业套损因素，提出了井下作业套管保护技术。

关键词：修井作业;套管;分析;保护

油田进入开发后期，受出砂、高强度注采、频繁作业以及井身结构、完井质量、套管材质等诸多因素影响，套损井日益增多，套损问题日趋严重，成为制约油田开发的重要因素。因此，通过对油田修井作业不同工序对套管损伤进行分析，并加强预防措施，最大限度的保护套管，延长其使用寿命，对改善和提高油田的开发效果具有重要意义。

1 套管损坏类型

油田套管损坏类型主要有弯曲、错断、破裂、缩径、穿孔漏失等五种类型，其中弯曲、错断占到套损井数的50%以上，为主要损坏类型。

2 修井作业套损因素

2.1 高压

高压施工。高压施工针对套管而言，是指修井作业中施工压力超过套管标准试压值。但在修井作业工艺实施过程中，有很多工艺措施施工的压力都大幅度超过这个压力。高压施工对套管造成损伤主要有两个方面：一是高压对承压能力弱的套管造成的损伤，二是油管在高压施工时刺漏对套管喷射造成的损伤。高压注水。注水井油管在长期的注入水腐蚀下，部分已被腐蚀穿孔，注入水会由穿孔的油管通道进入油套环空，套管同样被不同程度的腐蚀，腐蚀后的套管因无法进行检验和直观的发现，承压能力会逐渐减弱。挤压充填防砂。它作为出砂油田的主要防砂工艺应用范围较广。挤压充填施工时，地面通过防砂车组泵入携砂液，将充填砂挤入地层，因此套管在施工时同样承受高压。

2.2 防砂

形成油管刺漏的基本条件是油套产生压差及油管漏失。当以上两个条件形成后，高压携砂液会从油管漏点释放，可能像水力喷砂射孔一样在短时间内击穿套管。

2.3 二次射孔

为了提高产能，部分油田采用大枪大弹，大直径射孔孔眼削弱了套管抗拉抗压强度。再加上腐蚀、高压施工等因素影响，套管的抗拉抗压强度会大幅度降低。射孔枪在井下是依靠磁定位系统进行定位，一次射孔后射孔孔眼会均布在套管壁上，二次射孔虽然深度能准确的控制，但不能在原有孔眼基础上进行准确布控重复射孔孔眼，使重射孔的孔眼不规则的叠加在原射孔孔眼上，如果是纵向上叠加会导致套管纵向受力的降低，易产生裂缝弯曲;如果是横向上叠加，会导致套管横向受力的降低，易产生错断。因此重复射孔，对套管的损伤是严重的。

2.4 磨铣施工

井下作业在无法正常打捞井内损坏的鱼顶落物时，常采用磨鞋将损坏的落物鱼顶磨铣掉，以便于落物的打捞;在处理井内不明落物，采用普通钻头无法钻除的塞面、塞环或水泥固卡的管柱时，一般也是采用不同磨铣方法来实现上述作业目的。目前使用的磨鞋大圆柱体底面和侧面有过水槽，在底面过水槽间焊满耐磨材料，磨铣施工时耐磨材料在钻压的作用下，吃入并磨碎落物，磨屑随循环液带出地面。碎屑经磨铣工具外壁与套管内壁环空上返，因磨铣工具外壁与套管内壁空间的限制，小颗粒碎屑被携至地面，而大队颗粒碎屑就会在磨鞋底部边缘堆积或水槽中卡住，这些碎屑会随磨铣工具一起转动，造成磨铣的卡阻和划伤套管。

2.5 打捞解卡

打捞是修井作业在井下事故处理中常采用的一种措施，如果操作不当会造成打捞失败或使事故复杂化;若工具被卡，在活动解卡过程中，工具本身会不断地对套管造成刮伤，严重的会挤破套管。活动解卡是解除井内卡钻常采用的一种手段。解卡对套管造成的损伤，主要有两方面：一是大负荷解卡会产生对套管的提拉，套管便有可能被提拉发生弯曲。二是活动解卡时油管会在套管内被反复的拉直压弯。

3 井下作业套管保护技术

3.1 高压工况下的保护技术

油田进入高含水开发期，套管在生产、注水过程中已经严重腐蚀老化，部分井的套管已不能承受高压。因此，在高压施工中对套管的保护势在必行，方法是采用封隔器来封闭油层以上套管环空，封隔器以上套管不承受压力，起到了保护套管的作用。

3.2 钻磨铣工况下的保护技术

通过研究钻磨铣施工对套管的损伤机理分析，磨铣过程中产生的大块碎屑不能随流体上返滞留在井底磨损套管是造成套管损伤的主要因素。因此通过改变碎屑上返通道来减少碎屑在井底堆积，可有效避免碎屑随着磨鞋头转动划伤套管。采用局部反循环磨铣工具，局部反循环磨铣工具可在不改变循环水的冲刷、冷却、携帶作用的条件下有效防止正循环磨铣所产生的碎屑卡钻、磨损套管的事故的发生，避免了对套管的损伤。合理选择钻磨铣施工参数，钻磨铣施工过程中，钻压的大小、排量的高低、转速的快慢，对保护套管顺利施工起到了关键作用。磨铣施工前选择合适尺寸的磨铣工具、弄清楚井内鱼顶形状、材质;施工中分析返出碎屑情况，研究井内磨铣状况，采取合理的转速和钻压。如果长时间磨铣无进尺可能是磨铣工具已经损坏或者偏磨套管，出现这样的情况不可盲目增加钻压、钻速，应该降低钻速上提管柱缓慢下放观察分析。

3.3 复射工况下的保护技术

套管射孔完井是一种主要的完井方式，射孔之前应该对套管性能、材质、产能进行适应性研究，结合地层渗透率进行产能论证，选择合理孔数、孔密，确保射孔尽可能一次完成，避免重复射孔。对于必须开展重复射孔施工的层段，采取复射之前详细了解上次射孔枪型、弹型、孔密、孔数，采取射孔新工艺。

同时，要通过实验分析化学防砂及封堵用料在地层的分布情况;掌握各种化学防砂及封堵用料的膨胀量有可能对套管的损伤;各种化学防砂及封堵用料对不同井况的适应性。要准确掌握井内落物状况，优选可退打捞工具，大直径套管要使用引鞋，防止工具发生抄手事故。活动解卡时间不易过长，且冲击力不可过大。对作业方案进行充分论证，确保作业一次成功，减少重复作业。要提高作业一次成功率，避免多轮次施工。要优化施工设计，在不影响作业质量的前提下，优化施工工序，减少管柱起下次数。

套管保护是关系到油田能否持续顺利开发的一项重要工作，特别是油田开发后期的套管保护工作显得尤为重要。因此，要把修井作业过程中对套管保护作为一项重要工作来开展，开展修井作业对套管损伤机理的研究，提高认识完善措施，使修井作业过程中的套管保护工作落地实处。

作者简介：黄红兵（1975-），男，陕西凤翔人，专科，助理工程师，研究方向：油田开发。