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摘要:目前我厂共有套损井61口,占大修井总数的32.5% ,套损井主要分为错断、套变形和破裂三种,针对套管变形问题,现有的梨形胀管器和磨铣两种整形方式自十一五以来共解决采油三厂套管变形问题井118口,但梨形胀管器整形过程中不但会震坏套管外水泥环,而且施工周期较长,磨铣整形会破坏套管,影响油田的正常开发,因此,我门对液压整形和几个新的修井技术展开了研究与讨论。
关键词:套损井 修井 液压整形
中圖分类号:TD353.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)29-406-01
1.前言
随着油田精细开发的不断进步,大修工作也开始进入精细化管理阶段,由原来的简单修井到现在的深部取套、侧斜钻井等,好的修井技术是开展生产工作的重要保障,同时还能节约修井成本,为日后的生产工作带来便利的条件,对实现油田可持续发展具有十分重要的意义。近些年来,受新投产井及地层极限压力(破裂压力)等因素影响,部分与之连通注入井因生产运行需钻关泄压或周期性注水关井,这样会使周围地层压力波动大,导致油层极不稳定。常年的地质蠕动,也会给套管造成影响。据统计,采油三厂基础井网、定向井和一次加密井井下套管都已经服役30年以上,而水泥帽和水泥返高的中间夹层部分套管长期受泥浆侵蚀,套管金属延展性变差,更容易导致套管受损。
2.目前套损井现状
我厂共有待大修井188口,其中因套管变形转修的井32口,占总井数的17.3%,因套外漏需要大修的问题井39口,占总井数的20.7%,自2006年以来,套损井转修数量呈上涨趋势。由于采油一厂套损区块治理,导致井下作业分公司配给采油三厂大修队伍较少,且现有的套损井修井工艺耗时长,不能满足我们的修井需要。因此,除了要求问题井带病生产,尽量减少转修井数外,我们还需要开发新的修井技术,来解决待修井不断增多这一难题。
3.现有修井技术状况
3.1现有的几种整形方式:梨形整形、磨铣整形、取换套管
3.1.1 梨形整形,是一种冲涨整形方式,其原理是将整形工具下到套管变形点处,利用油管自重钝击变点,强制性的对套管整形。这样的修井方式受套管变形量限制,主要适用于套管变形量较小的套损井,而且不但需要大量的作业时间,影响施工进度,还可能会使套变点受力不均,导致工具沿变点切线方向挤压,再在下一个变点处回到正常位置,形成“狗腿子弯”,这个弯度会在较短距离产生,那么小直径工具(铅模、整形器)是可以通过的,但封隔器、配水器等常规工具通过时容易发生遇阻现象。
3.1.2 磨铣整形主要针对套管外漏或套损点较深的问题井,原理是:将磨铣工具用管柱连接,通过钻台带动井下工具旋转,将受损套管内壁突出变形点磨薄、磨平,破坏套管,使加固段套管内壁光滑,磨铣后的套管内通径变大,再使用膨胀管加固措施对受损套管进行补贴,缺点是此种整形方式均已牺牲套管壁厚为代价,常规Φ124内径套管补贴修后缩至Φ108mm,磨铣加固后由于通径变小导致该井将无法再使用常规井下工具,不能保证密封效果。而且对于套管内弯曲、不对称变形等现象,易使铣锥、磨鞋被逼向开天窗。
3.1.3 对于浅层套管因腐蚀严重导致套管破裂的问题井,我们除了使用膨胀管补贴技术外,还可以采用取换套管的方式来达到修井目的,取换套管工序粗略可划分为套铣、取套和补接三种,套铣是下入套铣钻具,将套管外水泥环破碎,套铣深度为套损点以下第二根套管接箍以上2m。取套是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。
4. 几种套损井修井新工艺设想
针对现有整形技术的不足,我们可以尝试使用液压整形的修井方式来解决套变井问题:
4.1 液压整形技术:
4.1.1结构:液压整形技术装置由地面增压系统及胀管器组成,胀管器部分由导向锥和涨筒构成,涨筒部分最小直径Φ90mm,最大外径为Φ114mm,胀管分四瓣嵌入工件内成卡瓦式 ,外涨部分最大变形量为5mm。
4.1.2工作原理:用管柱将胀筒部分送到预定位置时缓慢下入,当工具下入井内遇阻时,说明导向锥通过了变点,胀管头已经达到套损部位,此时再通过地面泵车或增压泵,间歇、持续的方式将水通过油管注入工件内,把水的垂直压力变成工具的径向扩张力,推碾套损点,工具在完成一次膨胀后地面增压系统卸压,用上提方式将涨筒扩张部分收回,下放管柱再重复上述过程,使金属塑性变形,直到工具完全通过变形段为止,从而达到整形目的。
4.1.3优点是:1、涨头具有复位功能,可避免整形过程中卡钻,实现单次起下管柱长距离、多点次、连续整形的特点,2、可避免使用常规修套工艺配套的特种大型设备,只需要常规的小修架子及地面泵车等常规设备就可以完成。3、整形后无需加固措施,且对套管损害较小,不伤害水泥环。
4.2、侧位铅模技术
针对套管内壁受损情况复杂的问题井,通过普通铅模,我们不能得到套损处的形状、大小、长度等实际情况,不利于我们对井下事物的判断,针对此类问题,我们可以采用小通径侧位铅模打印方式,将工作筒两侧开长孔,把铅模嵌入工件内呈柱塞状,单侧最大行程限定为5mm,当地面增压系统将水注入工具内部时,径向推动活塞使铅模外涨,与变点接触面的铅模可以记忆出该点的实际情况,当地面压力撤掉时,受凹槽内的弹簧作用,将铅模弹回工件内部,此种工具通过丝扣连接成多级,可以更加直观的反映出套管内部情况。
4.3、水泥封堵技术
针对浅层因腐蚀导致套漏的问题井,我们可以采用化学混合物或水泥浆填补技术,先下一级丢手封隔器坐封,再将表层的水泥帽用套铣工具磨碎,把大于套管外径的玻璃钢管下入到套损点以下,然后再将微膨水泥注入套管与玻璃管之间,当水泥经玻璃管外返至井口后,侯凝,微膨水泥的优点是凝固后体积会微大于液态状态下的水泥。
对于套管腐蚀点在较深井段内的问题井,我们可以先下入一级丢手封隔器再注入少量泥沙,防止多余水泥掉入射孔井段污染地层,在套损点以下用切割或磨铣等方式出侧窗,用油管连接常规封隔器及喇叭口坐封在漏点和侧窗之间,将水泥通过油套环空进入套管和裸井环空中,多余水泥通过喇叭口进入油管形成回路,这样可以保证水泥注入量。侯凝后起出封隔器,待混合物在套管外部凝固后,下磨铣工具简单磨铣挂在管壁上的固体水泥,冲砂起出丢手封隔器。
5.结论与认识
随着更多复杂的问题井出现,常规的修井方式已经无法满足我们的修井需要,面对不可预知的问题井修井,及修井难度提升和结算成本的收缩,修井技术已经开始受到人们的重视,正确的判断井下问题可以减少很多不必要的施工工序,不但可极大的节约修井成本,而且还可以提高修井成功率。
参考文献
[1] 计算套损的弹塑性流固耦合数学模型及算例 代立强 2003 辽宁工程技术大学学报:自然科学版
[2]油水井套损的地质因素分析 裴桂红 2009 武汉工业学院学报
作者简介 沙冠君,男,出生于1985年12月,2009年7月毕业于辽宁石油化工大学金属材料专业,现在工程技术大队工艺室大修组负责大修管理工作。
关键词:套损井 修井 液压整形
中圖分类号:TD353.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)29-406-01
1.前言
随着油田精细开发的不断进步,大修工作也开始进入精细化管理阶段,由原来的简单修井到现在的深部取套、侧斜钻井等,好的修井技术是开展生产工作的重要保障,同时还能节约修井成本,为日后的生产工作带来便利的条件,对实现油田可持续发展具有十分重要的意义。近些年来,受新投产井及地层极限压力(破裂压力)等因素影响,部分与之连通注入井因生产运行需钻关泄压或周期性注水关井,这样会使周围地层压力波动大,导致油层极不稳定。常年的地质蠕动,也会给套管造成影响。据统计,采油三厂基础井网、定向井和一次加密井井下套管都已经服役30年以上,而水泥帽和水泥返高的中间夹层部分套管长期受泥浆侵蚀,套管金属延展性变差,更容易导致套管受损。
2.目前套损井现状
我厂共有待大修井188口,其中因套管变形转修的井32口,占总井数的17.3%,因套外漏需要大修的问题井39口,占总井数的20.7%,自2006年以来,套损井转修数量呈上涨趋势。由于采油一厂套损区块治理,导致井下作业分公司配给采油三厂大修队伍较少,且现有的套损井修井工艺耗时长,不能满足我们的修井需要。因此,除了要求问题井带病生产,尽量减少转修井数外,我们还需要开发新的修井技术,来解决待修井不断增多这一难题。
3.现有修井技术状况
3.1现有的几种整形方式:梨形整形、磨铣整形、取换套管
3.1.1 梨形整形,是一种冲涨整形方式,其原理是将整形工具下到套管变形点处,利用油管自重钝击变点,强制性的对套管整形。这样的修井方式受套管变形量限制,主要适用于套管变形量较小的套损井,而且不但需要大量的作业时间,影响施工进度,还可能会使套变点受力不均,导致工具沿变点切线方向挤压,再在下一个变点处回到正常位置,形成“狗腿子弯”,这个弯度会在较短距离产生,那么小直径工具(铅模、整形器)是可以通过的,但封隔器、配水器等常规工具通过时容易发生遇阻现象。
3.1.2 磨铣整形主要针对套管外漏或套损点较深的问题井,原理是:将磨铣工具用管柱连接,通过钻台带动井下工具旋转,将受损套管内壁突出变形点磨薄、磨平,破坏套管,使加固段套管内壁光滑,磨铣后的套管内通径变大,再使用膨胀管加固措施对受损套管进行补贴,缺点是此种整形方式均已牺牲套管壁厚为代价,常规Φ124内径套管补贴修后缩至Φ108mm,磨铣加固后由于通径变小导致该井将无法再使用常规井下工具,不能保证密封效果。而且对于套管内弯曲、不对称变形等现象,易使铣锥、磨鞋被逼向开天窗。
3.1.3 对于浅层套管因腐蚀严重导致套管破裂的问题井,我们除了使用膨胀管补贴技术外,还可以采用取换套管的方式来达到修井目的,取换套管工序粗略可划分为套铣、取套和补接三种,套铣是下入套铣钻具,将套管外水泥环破碎,套铣深度为套损点以下第二根套管接箍以上2m。取套是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。
4. 几种套损井修井新工艺设想
针对现有整形技术的不足,我们可以尝试使用液压整形的修井方式来解决套变井问题:
4.1 液压整形技术:
4.1.1结构:液压整形技术装置由地面增压系统及胀管器组成,胀管器部分由导向锥和涨筒构成,涨筒部分最小直径Φ90mm,最大外径为Φ114mm,胀管分四瓣嵌入工件内成卡瓦式 ,外涨部分最大变形量为5mm。
4.1.2工作原理:用管柱将胀筒部分送到预定位置时缓慢下入,当工具下入井内遇阻时,说明导向锥通过了变点,胀管头已经达到套损部位,此时再通过地面泵车或增压泵,间歇、持续的方式将水通过油管注入工件内,把水的垂直压力变成工具的径向扩张力,推碾套损点,工具在完成一次膨胀后地面增压系统卸压,用上提方式将涨筒扩张部分收回,下放管柱再重复上述过程,使金属塑性变形,直到工具完全通过变形段为止,从而达到整形目的。
4.1.3优点是:1、涨头具有复位功能,可避免整形过程中卡钻,实现单次起下管柱长距离、多点次、连续整形的特点,2、可避免使用常规修套工艺配套的特种大型设备,只需要常规的小修架子及地面泵车等常规设备就可以完成。3、整形后无需加固措施,且对套管损害较小,不伤害水泥环。
4.2、侧位铅模技术
针对套管内壁受损情况复杂的问题井,通过普通铅模,我们不能得到套损处的形状、大小、长度等实际情况,不利于我们对井下事物的判断,针对此类问题,我们可以采用小通径侧位铅模打印方式,将工作筒两侧开长孔,把铅模嵌入工件内呈柱塞状,单侧最大行程限定为5mm,当地面增压系统将水注入工具内部时,径向推动活塞使铅模外涨,与变点接触面的铅模可以记忆出该点的实际情况,当地面压力撤掉时,受凹槽内的弹簧作用,将铅模弹回工件内部,此种工具通过丝扣连接成多级,可以更加直观的反映出套管内部情况。
4.3、水泥封堵技术
针对浅层因腐蚀导致套漏的问题井,我们可以采用化学混合物或水泥浆填补技术,先下一级丢手封隔器坐封,再将表层的水泥帽用套铣工具磨碎,把大于套管外径的玻璃钢管下入到套损点以下,然后再将微膨水泥注入套管与玻璃管之间,当水泥经玻璃管外返至井口后,侯凝,微膨水泥的优点是凝固后体积会微大于液态状态下的水泥。
对于套管腐蚀点在较深井段内的问题井,我们可以先下入一级丢手封隔器再注入少量泥沙,防止多余水泥掉入射孔井段污染地层,在套损点以下用切割或磨铣等方式出侧窗,用油管连接常规封隔器及喇叭口坐封在漏点和侧窗之间,将水泥通过油套环空进入套管和裸井环空中,多余水泥通过喇叭口进入油管形成回路,这样可以保证水泥注入量。侯凝后起出封隔器,待混合物在套管外部凝固后,下磨铣工具简单磨铣挂在管壁上的固体水泥,冲砂起出丢手封隔器。
5.结论与认识
随着更多复杂的问题井出现,常规的修井方式已经无法满足我们的修井需要,面对不可预知的问题井修井,及修井难度提升和结算成本的收缩,修井技术已经开始受到人们的重视,正确的判断井下问题可以减少很多不必要的施工工序,不但可极大的节约修井成本,而且还可以提高修井成功率。
参考文献
[1] 计算套损的弹塑性流固耦合数学模型及算例 代立强 2003 辽宁工程技术大学学报:自然科学版
[2]油水井套损的地质因素分析 裴桂红 2009 武汉工业学院学报
作者简介 沙冠君,男,出生于1985年12月,2009年7月毕业于辽宁石油化工大学金属材料专业,现在工程技术大队工艺室大修组负责大修管理工作。