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[摘 要]川东北地区有目前中国已发现的最大的高含硫天然气田，天然气储层埋藏深，其天然气具有高温、高压、高含硫的特点，且均为超深井，套管整形面临极大难题。本文将套管损坏的几种原因与川东北地区结合展开分析，介绍国内外常用的套管检测方法。阐述一种新型滚珠整形技术，该技术在204-2H井投产中成功应用，为气田的顺利开发进行提供了技术支撑。
[关键词]高压高产；含硫；套变；套损机理；整形；滚珠整形器
中图分类号：O521+.1文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）17-0302-02
1 前言
套管损坏一直是困扰着油田开发的一个难题。套管发生损坏后，会造成生产或施工管柱无法顺利下入，阻碍工艺的有效实施，给油田的开发造成极大的困难。
本文就套管损坏的几个原因结合川东北地区实际展开分析，介绍国内外常用的套管检测方法，以便于及时预防和发现套管变形情况。
针对川东北地区地质和井身结构的特点，气藏埋藏深（最深7200m）、温度压力高（最高温度170℃、最高压力130MPa）、普遍含硫（最高硫化氢含量15%）、套管直径大、管壁厚、钢级高，整形风险高难度大[1]，推荐一种新型滚珠整形技术，该技术安全可靠，整形阻力小，施工周期短，成功率高，可以为气田的顺利开发提供技术保障。
2 套管损坏原因分析
导致油水井套管技术状况变差或者损坏的原因是多种多样的，也很复杂。归纳起来，主要有地质因素、工程因素和腐蚀等，绝大多数套管损坏是多种因素共同作用的结果[2]。本文主要针对与川东北套管变形相关的因素进行分析。
2.1 地质因素
（1）地震活动造成套管损坏。
地球是一个不停运动的天体，地下地质活动也从未间断过，每天地表、地壳的微震达上万次，地震是由于地应力发生变化，打破原有的地应力平衡，释放过剩能量的结果。
每一次地震都使地应力重新调整，达到新的平衡，较严重的地震可以产生新的构造断裂和裂缝，也可以使原始构造断裂和裂缝活化，因此地震极易使套管损坏。
套管损坏数量与地震频次表现为同步增长。套管损坏数量也与地震震级有关，震级越大，套管损坏数量越多。如2008年5月12日发生的里氏8.0级汶川大地震就是造成川东北地区套管损坏的直接诱因和主要原因之一，地震对该地区地应力和地层结构产生了巨大的影响，强烈频繁的地震面波传播加速了地应力的突变、岩层的相对滑移，层间与垂向变形不协调，产生了位移性载荷，最终导致套管损坏。
（2）断层活动造成套管损坏
由于地壳升降、地震等原因，使原始底层压力开始变化，将引起岩体力学性质和地应力的改变，是原有平衡的断层被诱发复活，会对套管产生破坏作用，造成集中成片的套损区，而且造成套管损坏的程度比较严重，多为套管错断，其损坏位置和断层深度基本一致。
（3）盐岩蠕变、坍塌和塑性流动引起套管损坏。
当油气田地下岩层存在有盐膏层时，随着油气田的开发或者地壳运动时，容易产生亏空，上覆岩层在重力作用下发生坍塌，使盐岩层与套管产生点接触，形成点载荷或非均质外载荷，特别是坍塌岩块强烈的撞击套管，形成沖击载荷，使套管损坏。
川东北地区在地震前后，地应力的异常积累、快速释放和重新分布，诱导了盐层的加速蠕变，致使套管所受载荷超过其本身的抗外挤强度，发生变形。
（4）岩层滑动造成套管损坏。
地下岩层一般都有软弱夹层，多则四、五层，少则一层。在软弱夹层不吸水泥时，在原始地应力的作用下岩层保持稳定。但软弱夹层一般都油较强的吸水能力，当水通过裂缝窜到软弱夹层，使它吸水，改变其物理性能，强度降低，导致岩层失稳滑动，从而造成套管损坏。
（5）泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏。
泥岩是一种不稳定的岩类，当温度升高或水进入泥岩层时，将改变泥岩的力学性质和应力状态，使泥岩产生位移、变形和膨胀，增加对套管的外部载荷，使套管变形甚至错断。
2.2 工程因素
（1）固井质量问题
固井是钻井完井前重要的工序，它直接关系到井的寿命，固井施工受到各方面影响较多，如钻井井眼轨迹不规则，井斜、固井水泥不达标、顶水泥浆的顶液不符合要求，水泥浆密度高低等等，都将影响固井质量，而固井质量的优劣将直接影响套管完井质量与寿命。
根据普光气田完钻井固井质量分析，套损段的固井质量基本以差、差-中为主，环空水泥浆分布不均、胶结不良，导致盐层对套管产生了非均匀载荷。非均匀载荷下的套管切向应力集中是均匀载荷下的2～4倍[3]，极易损坏和挤毁套管。
（2）套管材质问题
套管本身都会存在微孔、微缝；有些套管螺纹加工不符合要求或因为损伤而不密封，会导致关外气体、流体从螺纹不密封处进入井内或环空；套管抗剪、抗拉强度低等质量问题，在完井后的注采过程中，将会出现套管损坏的现象。
另外套管管体尺寸的精度，如套管的圆度、壁厚不匀度对套管的抗挤压性能影响很大，同样对套管性能造成影响。
（3）射孔对套管损坏的影响
射孔对套管损坏的主要原因是：1、射孔会造成管外水泥环破裂，甚至套管爆裂。2、射孔时，深度误差过大，或者误射，有可能使泥页岩吸水膨胀，导致地应力变化使套管损坏。3、射孔密度选择不当将会影响套管强度。
3 套管变形检测技术
套管技术状况检测是油水井套管损坏防治的重要措施，不仅可以帮助确定套管损坏的类型、程度和部位，还可以对井下套管损坏的产生和加速损坏的环境与原因进行研究分析，为套管损坏的防治提供科学依据。
3.1 井径仪测井
多臂井径测井仪主要用于测量套管内径变化，提供套管变径、壁厚、套管外径变化、椭圆变形及等效破坏载荷等评价资料，根据多臂井径测井套损检测评价标准和已经开发的相对应的评价软件，可进行2～80臂井径测井套损检测评价，给出多种直观图，满足大多数生产井套管维修和工程地质应用的需要。 40臂井径测井仪是目前检测套管变形的常用手段，它是一种接触式测量仪器，即通过仪器的四十个测量臂与套管内壁接触，将套管内壁的变化转为井径测量臂的径向位移，通过井径仪内部的机械设计及传递，变为推杆的垂直位移；差动位移传感器将推杆的垂直位移变化转换成电信号。
电动机拖动测量臂扶正臂的打开与收拢，井径仪在居中情况下进行测量。仪器的测量臂由弹簧支撑，沿套管内壁运动，测量臂随套管内壁变化而变化。每支测量臂都对应一支无触点移位传感器，每个测臂的位移变化直接反映到相应的传感器上。将这些位移量处理、编码、传送到地面，由地面将其还原成像。
3.2 超声彩色成像测试技术
用于判断套管损坏如错断，变形，破裂，孔洞，腐蚀等，由井下仪器和地面仪器两部分组成，井下仪器下至测量井段，利用超声波在井内介质中的传播和反射特性，对井下管壁进行扫描，发射和接收脉冲式超声波，对套管内壁的回波幅度和时间信息进行接收处理，对井壁的破损部位使用不同角度，不同形式的图形（包括立体图、纵横截面图、时间图、幅度图和井径曲线等）加以描绘，并通过线路传送到地面彩色监视器[4]，然后利用微机进行处理，在屏幕上可直观地显示出套管的各种情况，并拍摄成照片，进行综合分析，得出正确结论，以便采取有效措施，维护油井正常生产。
3.3 鹰眼电视测井仪
鹰眼电视测井仪是美国研制的一种可见光井下电视测试系统。在后置灯光源的照明下，井下仪器的摄像头对套管内壁和井筒进行摄像，电子线路将图像信号转换成频率脉冲信号，通过单芯同轴电缆或多芯电缆将其送至地面接收器，地面接收器对其进行放大解码，产生与井下摄像一样的图像，并将图像信号一路送往录像机和绘图仪进行记录和实时打印，一路送往监视器进行监视，该系统能在测井现场实时显示井下套管壁的井筒图像，并可通过调节摄像头焦距控制图像的清晰度。因此，在找漏及检查套管变形、错断、破裂等方面具有较高的检测精度。
3.4 印模法检测
该方法是利用专用管柱或钢丝绳下接印模类打印工具，对套管损坏的位置进行打印，然后对打印出的印痕进行描绘、分析、判断，最后提出套损点的集合性质、尺寸、深度位置，为修井措施、修井施工设计提供有效依据。
印模法检测不受环境条件和井况的限制，随时可在修井施工过程中进行，对作业、修井队来说相对方便、快速，而且印证结论可及时在现场得到，因此该方法得到广泛应用。
4 滚珠整形技术
4.1 整形工具结构
滚压整形器主要由圆槽轨道和特制滚珠组成，包括上接头、上滚压锥度段、中滚压等径段和下滚压锥度段。表面横向分布排列高强度滚珠，滚珠高出本体表面。设计本体为上下均成2°锥角的梨形结构，表面分布着圆槽轨道。滚珠为直径15mm的轴承钢珠，镶嵌在胀头本体横向分布的轨道上，且高出本体2.5mm。
4.2 原理简介
套管滚压整形器外形类似梨形整形器，在其外表面均匀间隔分布一排排高强度轴承滚珠，滚珠高出本体表面；工具工作时，主要是依靠旋转和加压两种力同时作用，使滚珠对套管进行滚压整形，修复变形套管；工具外表分为三个部分：上接头（2-7/8″钻杆母扣）、上滚压锥度段、中滚压等径段、下滚压锥度段，如圖1所示。
该工具锥度较小，能将轴向拉压力放大14.5倍转化成水平扩张力，整形时，将工具顶在套管变形点，向下加压一定吨位F，进行旋转。此时，与套变点接触的滚珠对套管产生高接触应力，产生两个效应：一个是14.5F的水平扩张力，能将变形套管撑大；另一个是根据霍母接触应力估算，滚珠对套管的接触应力高达3000～5000MPa，而对工具本体轨道槽的接触应力则要小的多（计算约为1000-1500MPa左右），这样的接触应力足以使套管内表面材质产生屈服变形，并产生滚压强化现象，并使该处套管壁应力从新分布，将滚压“成果”保形。
4.3 工具特点
①工具强度高，整体性好：整个工具本体为一根煅造的高强度合金钢，局部高接触应力部位经过局部淬火处理工艺，能经受较高强度的复杂应力；
②滚压阻力小，易于操作：即便是轴向加压达到10t，旋转扭矩也不超过1000N.m，尤其适合大修设备使用；
③不易卡钻：只要钻柱正常旋转，就不会卡钻，在旋转状态下，工具很容易退出，即便是不旋转钻柱，由于滚珠的摩擦阻力小，也比梨形整形器之类的工具容易起出；
④双向滚压整形：第一次整形时是向下加压旋转整形，整形通过后，还可以在上提状态下进行旋转滚压整形，只要向下整形通过，就必定第二次向上整形通过；
⑤能对套变点进行多次滚压：对套变点可以反复进行下压和上提滚压整形，当套变点对工具的滚压阻力小于3-4t时，就可以进行高转速，小下放量高密度整形，能最大限度的消除套管回弹量，让整形面光洁；
⑥对套管伤害小：滚压时，工具滚珠在轨道槽内自由旋转，工作状态类似轴承，对套管内壁只有挤压效应，没有磨铣效应，同时还能对套管内壁进行滚压强化，增加内壁硬度和强度，同时，被滚压面的金属晶相致密，还能增加其抗腐蚀能力；
⑦整形彻底，回弹最小：由于能满足对套变点多次滚压，易于操作，可以使整形效果达到最大化，多次整形后回弹量一般不会超过2.5mm；
⑧分级整形，易于成功：对该种滚压整形锥进行了直径分级设计，避免因一次整形量过大，使得钻柱加压受力过大而折断，工具寿命缩短；现场操作时，可以依据需要选择分级整形，也就是先用直径较小的滚压整形锥通过，然后分级选择较大的整形锥依次整形通过，使套管变形点被逐次胀大。
5 现场应用及效果
2012年，滚珠整形工艺技术在川东北地区首次应用，成功的对P204-2H井进行了扩径整形。
P204-2H井由地震引起盐膏层蠕变引发套管曲屈变形，套管复杂变形、缩径严重（套管最小内径已经从152.5mm缩径至Φ114.63mm），变形量高达25%，一直无法顺利投产，如果采用常规的套磨铣技术，则有可能套破、套漏使硫化氢泄漏的风险，整形难度大，风险高[5]。 为了既满足施工要求又保证施工安全性，通过优化合理选择胀头型号，决定选用Ф116滚珠整形器。
按钻杆+钻挺+Ф116滚珠整形器组合，缓慢下放到遇阻点后，转盘转速保持30-40r/min，进行加压滚压整形，加压量以2t级次逐步增加，最大不超过14t，直到整形有进尺，旋转上提钻具，反向整形，完成一次整形过程。旋转整形时保持正洗井循环，然后重复上提下放实施滚压整形25次，遇阻吨位由50、60kN减小至20kN，管柱上提下放基本无遇阻，满足施工要求，整形成功。目前该井已经顺利投产。
6 结语
1）造成油水井套管损坏的原因很多，主要有地质、工程、腐蚀等，绝大多数套管损坏是多种因素共同作用的结果。
2）运用测井技术，可以直观全面的反应套管损坏状况，同时可以准确判断套管损坏位置，指导后期作业。
3）现场应用表明，该技术可以达到扩径、畅通井眼的目标，同时操作简单，安全可靠，施工周期短，起出滚压整形工具检查，除个别滚珠有磨损外，其余均完好，说明工具设计结构合理，材料强度满足需要。
4）常规的磨套铣、扩铣修套技术牺牲了套管的厚度，削弱了套管的强度。采用滚珠整形技术，对套管缓慢滚压，滚珠与套管内表面为滚动摩擦，使套管内壁形成一个致密的增强层，增加內表面的硬度，使整个套变修复过程不但不会损坏套管，反而会保护套管增强套管强度。
参考文献
[1] 何生厚编著.高含硫化氢和二氧化碳天然气田开发工程技术[M].北京：中国石化出版社，2008
[2] 舒干，李现东，赵志超等.套管损坏机理研究[J].江汉石油学院学报，1999，21（1）：60～63
[3] 赵金洲.普光气田套变成因及治理措施研究[D].成都：西南石油大学，2008.
[4] 王龙希，先远莲，刘社英.管壁超声彩色成像测试技术在桥、马油田的应用[J].断块油气田，1997，4（3）59～61
[5] 石俊生，古小红，宋迎春等.普光气田套管变形井滚压整形修复技术[J].天然气工业，2009，29（6）：52～54.
作者简介
郭伟成，1986年生，男，助理工程师，中原油田分公司采油工程技术研究院，；从事油气井的防治、修井设计和修井工具研究工作；地址：（457001）河南省濮阳市中原路109号。E-mail：[email protected]。
[关键词]高压高产；含硫；套变；套损机理；整形；滚珠整形器
中图分类号：O521+.1文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）17-0302-02
1 前言
套管损坏一直是困扰着油田开发的一个难题。套管发生损坏后，会造成生产或施工管柱无法顺利下入，阻碍工艺的有效实施，给油田的开发造成极大的困难。
本文就套管损坏的几个原因结合川东北地区实际展开分析，介绍国内外常用的套管检测方法，以便于及时预防和发现套管变形情况。
针对川东北地区地质和井身结构的特点，气藏埋藏深（最深7200m）、温度压力高（最高温度170℃、最高压力130MPa）、普遍含硫（最高硫化氢含量15%）、套管直径大、管壁厚、钢级高，整形风险高难度大[1]，推荐一种新型滚珠整形技术，该技术安全可靠，整形阻力小，施工周期短，成功率高，可以为气田的顺利开发提供技术保障。
2 套管损坏原因分析
导致油水井套管技术状况变差或者损坏的原因是多种多样的，也很复杂。归纳起来，主要有地质因素、工程因素和腐蚀等，绝大多数套管损坏是多种因素共同作用的结果[2]。本文主要针对与川东北套管变形相关的因素进行分析。
2.1 地质因素
（1）地震活动造成套管损坏。
地球是一个不停运动的天体，地下地质活动也从未间断过，每天地表、地壳的微震达上万次，地震是由于地应力发生变化，打破原有的地应力平衡，释放过剩能量的结果。
每一次地震都使地应力重新调整，达到新的平衡，较严重的地震可以产生新的构造断裂和裂缝，也可以使原始构造断裂和裂缝活化，因此地震极易使套管损坏。
套管损坏数量与地震频次表现为同步增长。套管损坏数量也与地震震级有关，震级越大，套管损坏数量越多。如2008年5月12日发生的里氏8.0级汶川大地震就是造成川东北地区套管损坏的直接诱因和主要原因之一，地震对该地区地应力和地层结构产生了巨大的影响，强烈频繁的地震面波传播加速了地应力的突变、岩层的相对滑移，层间与垂向变形不协调，产生了位移性载荷，最终导致套管损坏。
（2）断层活动造成套管损坏
由于地壳升降、地震等原因，使原始底层压力开始变化，将引起岩体力学性质和地应力的改变，是原有平衡的断层被诱发复活，会对套管产生破坏作用，造成集中成片的套损区，而且造成套管损坏的程度比较严重，多为套管错断，其损坏位置和断层深度基本一致。
（3）盐岩蠕变、坍塌和塑性流动引起套管损坏。
当油气田地下岩层存在有盐膏层时，随着油气田的开发或者地壳运动时，容易产生亏空，上覆岩层在重力作用下发生坍塌，使盐岩层与套管产生点接触，形成点载荷或非均质外载荷，特别是坍塌岩块强烈的撞击套管，形成沖击载荷，使套管损坏。
川东北地区在地震前后，地应力的异常积累、快速释放和重新分布，诱导了盐层的加速蠕变，致使套管所受载荷超过其本身的抗外挤强度，发生变形。
（4）岩层滑动造成套管损坏。
地下岩层一般都有软弱夹层，多则四、五层，少则一层。在软弱夹层不吸水泥时，在原始地应力的作用下岩层保持稳定。但软弱夹层一般都油较强的吸水能力，当水通过裂缝窜到软弱夹层，使它吸水，改变其物理性能，强度降低，导致岩层失稳滑动，从而造成套管损坏。
（5）泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏。
泥岩是一种不稳定的岩类，当温度升高或水进入泥岩层时，将改变泥岩的力学性质和应力状态，使泥岩产生位移、变形和膨胀，增加对套管的外部载荷，使套管变形甚至错断。
2.2 工程因素
（1）固井质量问题
固井是钻井完井前重要的工序，它直接关系到井的寿命，固井施工受到各方面影响较多，如钻井井眼轨迹不规则，井斜、固井水泥不达标、顶水泥浆的顶液不符合要求，水泥浆密度高低等等，都将影响固井质量，而固井质量的优劣将直接影响套管完井质量与寿命。
根据普光气田完钻井固井质量分析，套损段的固井质量基本以差、差-中为主，环空水泥浆分布不均、胶结不良，导致盐层对套管产生了非均匀载荷。非均匀载荷下的套管切向应力集中是均匀载荷下的2～4倍[3]，极易损坏和挤毁套管。
（2）套管材质问题
套管本身都会存在微孔、微缝；有些套管螺纹加工不符合要求或因为损伤而不密封，会导致关外气体、流体从螺纹不密封处进入井内或环空；套管抗剪、抗拉强度低等质量问题，在完井后的注采过程中，将会出现套管损坏的现象。
另外套管管体尺寸的精度，如套管的圆度、壁厚不匀度对套管的抗挤压性能影响很大，同样对套管性能造成影响。
（3）射孔对套管损坏的影响
射孔对套管损坏的主要原因是：1、射孔会造成管外水泥环破裂，甚至套管爆裂。2、射孔时，深度误差过大，或者误射，有可能使泥页岩吸水膨胀，导致地应力变化使套管损坏。3、射孔密度选择不当将会影响套管强度。
3 套管变形检测技术
套管技术状况检测是油水井套管损坏防治的重要措施，不仅可以帮助确定套管损坏的类型、程度和部位，还可以对井下套管损坏的产生和加速损坏的环境与原因进行研究分析，为套管损坏的防治提供科学依据。
3.1 井径仪测井
多臂井径测井仪主要用于测量套管内径变化，提供套管变径、壁厚、套管外径变化、椭圆变形及等效破坏载荷等评价资料，根据多臂井径测井套损检测评价标准和已经开发的相对应的评价软件，可进行2～80臂井径测井套损检测评价，给出多种直观图，满足大多数生产井套管维修和工程地质应用的需要。 40臂井径测井仪是目前检测套管变形的常用手段，它是一种接触式测量仪器，即通过仪器的四十个测量臂与套管内壁接触，将套管内壁的变化转为井径测量臂的径向位移，通过井径仪内部的机械设计及传递，变为推杆的垂直位移；差动位移传感器将推杆的垂直位移变化转换成电信号。
电动机拖动测量臂扶正臂的打开与收拢，井径仪在居中情况下进行测量。仪器的测量臂由弹簧支撑，沿套管内壁运动，测量臂随套管内壁变化而变化。每支测量臂都对应一支无触点移位传感器，每个测臂的位移变化直接反映到相应的传感器上。将这些位移量处理、编码、传送到地面，由地面将其还原成像。
3.2 超声彩色成像测试技术
用于判断套管损坏如错断，变形，破裂，孔洞，腐蚀等，由井下仪器和地面仪器两部分组成，井下仪器下至测量井段，利用超声波在井内介质中的传播和反射特性，对井下管壁进行扫描，发射和接收脉冲式超声波，对套管内壁的回波幅度和时间信息进行接收处理，对井壁的破损部位使用不同角度，不同形式的图形（包括立体图、纵横截面图、时间图、幅度图和井径曲线等）加以描绘，并通过线路传送到地面彩色监视器[4]，然后利用微机进行处理，在屏幕上可直观地显示出套管的各种情况，并拍摄成照片，进行综合分析，得出正确结论，以便采取有效措施，维护油井正常生产。
3.3 鹰眼电视测井仪
鹰眼电视测井仪是美国研制的一种可见光井下电视测试系统。在后置灯光源的照明下，井下仪器的摄像头对套管内壁和井筒进行摄像，电子线路将图像信号转换成频率脉冲信号，通过单芯同轴电缆或多芯电缆将其送至地面接收器，地面接收器对其进行放大解码，产生与井下摄像一样的图像，并将图像信号一路送往录像机和绘图仪进行记录和实时打印，一路送往监视器进行监视，该系统能在测井现场实时显示井下套管壁的井筒图像，并可通过调节摄像头焦距控制图像的清晰度。因此，在找漏及检查套管变形、错断、破裂等方面具有较高的检测精度。
3.4 印模法检测
该方法是利用专用管柱或钢丝绳下接印模类打印工具，对套管损坏的位置进行打印，然后对打印出的印痕进行描绘、分析、判断，最后提出套损点的集合性质、尺寸、深度位置，为修井措施、修井施工设计提供有效依据。
印模法检测不受环境条件和井况的限制，随时可在修井施工过程中进行，对作业、修井队来说相对方便、快速，而且印证结论可及时在现场得到，因此该方法得到广泛应用。
4 滚珠整形技术
4.1 整形工具结构
滚压整形器主要由圆槽轨道和特制滚珠组成，包括上接头、上滚压锥度段、中滚压等径段和下滚压锥度段。表面横向分布排列高强度滚珠，滚珠高出本体表面。设计本体为上下均成2°锥角的梨形结构，表面分布着圆槽轨道。滚珠为直径15mm的轴承钢珠，镶嵌在胀头本体横向分布的轨道上，且高出本体2.5mm。
4.2 原理简介
套管滚压整形器外形类似梨形整形器，在其外表面均匀间隔分布一排排高强度轴承滚珠，滚珠高出本体表面；工具工作时，主要是依靠旋转和加压两种力同时作用，使滚珠对套管进行滚压整形，修复变形套管；工具外表分为三个部分：上接头（2-7/8″钻杆母扣）、上滚压锥度段、中滚压等径段、下滚压锥度段，如圖1所示。
该工具锥度较小，能将轴向拉压力放大14.5倍转化成水平扩张力，整形时，将工具顶在套管变形点，向下加压一定吨位F，进行旋转。此时，与套变点接触的滚珠对套管产生高接触应力，产生两个效应：一个是14.5F的水平扩张力，能将变形套管撑大；另一个是根据霍母接触应力估算，滚珠对套管的接触应力高达3000～5000MPa，而对工具本体轨道槽的接触应力则要小的多（计算约为1000-1500MPa左右），这样的接触应力足以使套管内表面材质产生屈服变形，并产生滚压强化现象，并使该处套管壁应力从新分布，将滚压“成果”保形。
4.3 工具特点
①工具强度高，整体性好：整个工具本体为一根煅造的高强度合金钢，局部高接触应力部位经过局部淬火处理工艺，能经受较高强度的复杂应力；
②滚压阻力小，易于操作：即便是轴向加压达到10t，旋转扭矩也不超过1000N.m，尤其适合大修设备使用；
③不易卡钻：只要钻柱正常旋转，就不会卡钻，在旋转状态下，工具很容易退出，即便是不旋转钻柱，由于滚珠的摩擦阻力小，也比梨形整形器之类的工具容易起出；
④双向滚压整形：第一次整形时是向下加压旋转整形，整形通过后，还可以在上提状态下进行旋转滚压整形，只要向下整形通过，就必定第二次向上整形通过；
⑤能对套变点进行多次滚压：对套变点可以反复进行下压和上提滚压整形，当套变点对工具的滚压阻力小于3-4t时，就可以进行高转速，小下放量高密度整形，能最大限度的消除套管回弹量，让整形面光洁；
⑥对套管伤害小：滚压时，工具滚珠在轨道槽内自由旋转，工作状态类似轴承，对套管内壁只有挤压效应，没有磨铣效应，同时还能对套管内壁进行滚压强化，增加内壁硬度和强度，同时，被滚压面的金属晶相致密，还能增加其抗腐蚀能力；
⑦整形彻底，回弹最小：由于能满足对套变点多次滚压，易于操作，可以使整形效果达到最大化，多次整形后回弹量一般不会超过2.5mm；
⑧分级整形，易于成功：对该种滚压整形锥进行了直径分级设计，避免因一次整形量过大，使得钻柱加压受力过大而折断，工具寿命缩短；现场操作时，可以依据需要选择分级整形，也就是先用直径较小的滚压整形锥通过，然后分级选择较大的整形锥依次整形通过，使套管变形点被逐次胀大。
5 现场应用及效果
2012年，滚珠整形工艺技术在川东北地区首次应用，成功的对P204-2H井进行了扩径整形。
P204-2H井由地震引起盐膏层蠕变引发套管曲屈变形，套管复杂变形、缩径严重（套管最小内径已经从152.5mm缩径至Φ114.63mm），变形量高达25%，一直无法顺利投产，如果采用常规的套磨铣技术，则有可能套破、套漏使硫化氢泄漏的风险，整形难度大，风险高[5]。 为了既满足施工要求又保证施工安全性，通过优化合理选择胀头型号，决定选用Ф116滚珠整形器。
按钻杆+钻挺+Ф116滚珠整形器组合，缓慢下放到遇阻点后，转盘转速保持30-40r/min，进行加压滚压整形，加压量以2t级次逐步增加，最大不超过14t，直到整形有进尺，旋转上提钻具，反向整形，完成一次整形过程。旋转整形时保持正洗井循环，然后重复上提下放实施滚压整形25次，遇阻吨位由50、60kN减小至20kN，管柱上提下放基本无遇阻，满足施工要求，整形成功。目前该井已经顺利投产。
6 结语
1）造成油水井套管损坏的原因很多，主要有地质、工程、腐蚀等，绝大多数套管损坏是多种因素共同作用的结果。
2）运用测井技术，可以直观全面的反应套管损坏状况，同时可以准确判断套管损坏位置，指导后期作业。
3）现场应用表明，该技术可以达到扩径、畅通井眼的目标，同时操作简单，安全可靠，施工周期短，起出滚压整形工具检查，除个别滚珠有磨损外，其余均完好，说明工具设计结构合理，材料强度满足需要。
4）常规的磨套铣、扩铣修套技术牺牲了套管的厚度，削弱了套管的强度。采用滚珠整形技术，对套管缓慢滚压，滚珠与套管内表面为滚动摩擦，使套管内壁形成一个致密的增强层，增加內表面的硬度，使整个套变修复过程不但不会损坏套管，反而会保护套管增强套管强度。
参考文献
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作者简介
郭伟成，1986年生，男，助理工程师，中原油田分公司采油工程技术研究院，；从事油气井的防治、修井设计和修井工具研究工作；地址：（457001）河南省濮阳市中原路109号。E-mail：[email protected]。