论文部分内容阅读
摘要：针对目前套管变形井常规整形过程中遇到的实际问题，根据机械滚压整形原理，发明制作了钢珠整形器，创新了机械整形工艺技术，通过整形器钢珠按一定规律顺次滚压，实现了套管无损整形，有效解决了常规整形过程中套管错断开窗、整形效率低等问题，是套管整形技术的一项突破。
关键词：套损井;钢珠整形器;无损整形技术;
1. 引言
随着大庆油田开发进入中后期，套损井数量逐年增加，目前解决套损的整形技术主要有爆炸整形、液压整形、机械整形等。其中爆炸整形火药用量很难把握，且整形方向无法控制，整形成功率偏低;液压整形钻具承压要求高，需逐级整形，整形效率较低。机械整形应用最为普遍，目前使用梨形胀管器、偏心辊子整形器、旋转震击整形器等常规整形工具，施工过程易卡阻，存在工艺繁琐、周期长、成本高等问题。套管无损整形技术可有效解决常规整形工艺的缺陷，可广泛应用于套管变形井整形。
2.套管无损整形技术的技术原理与技术优势
2.1套管无损整形技术的技术原理
套管无损整形技术采用钢珠整形器对变形套管进行滚压整形，钢珠整形器主要包括顺次连接的上接头、短接部、引锥部。上接头用于连接上部钻具;短接部包括短接部套体、短接部套体内部的短接部芯轴，短接部套体开有多列通孔，每个通孔内连接有钢珠固定套，钢珠固定套内装有可滚动的钢珠，固定于短接部芯轴弧形凹槽内;引锥部与短接部结构一致，成锥形结构，整形过程中可嵌于套管变形处，起引领作用，防止磨铣过程中套管开窗。
2.2 套管无损整形技术的技术优势
随着大庆油田开发进入中后期，套损井数量逐年增加，目前解决套损的整形技术主要有爆炸整形、机械整形、液压整形等。
机械整形应用最为普遍，可解决大部分套管整形问题，但对于一些特殊井况存在不适用性，目前主要使用梨形胀管器、偏心辊子整形器、旋转震击整形器、铣锥等常规整形工具，分为冲胀整形和磨铣整形。冲胀整形施工过程需2mm级差逐级整形，工序繁琐，施工周期长，整形效率低，且冲胀过程需要多次快速下放和拔负荷，对修井机提升系统损害大，且易卡钻，存在安全隐患;对于浅层套管变形，由于钻具悬重轻，冲胀力小，往往无法冲胀通过，整形效果差，冲胀整形存在不适用性。
磨铣整形可以解决冲胀整形效率低的问题，但对套管损伤大，磨铣整形后造成套管破裂漏失，需采用套管补贴进一步修复破损套管。采油厂一部分井需要上、下返封堵，套管补贴后通径变小，无法满足上、下返封堵需要，该类井多数报废处理;浅层非封固段套管变形井，磨铣整形易造成套管错断、脱扣，后续处理工艺复杂，甚至造成通道丢失，无法修复。
液压整形可解决机械整形浅层套管变形适用性差和对套管损伤大的问题，但液压整形需使用高压流体推动液缸工作来实现套管整形，钻具使用2 7/8加大油管，对钻具承压性能要求高，施工中存在钻具断脱风险，同时液压整形需要逐级整形，工序繁琐，整形效率低;对于套管弯曲井段整形效果差，存在不使用性。
套管无损整形技术采用钢珠整形器，将数百个钢球按一定规律排列，在转盘扭矩及管循環压力的作用下，整形钢球以一定的排列规律向下滚动，对套管内壁滚压整形，恢复至设计要求通径。套管无损整形技术是机械整形技术的一项突破，有效解决了上述几种整形工艺施工过程中存在的缺陷，钻具使用2- 7/8反扣钻杆，整形工具操作简单;对套管损伤小，有效避免了整形过程中套管错断与开窗;钢珠整形器尺寸可以随意组合，整形工序简单，施工效率高;整形后套管试压合格，能够满足油藏开发需求。该整形工艺可广泛应用于Φ105mm以上套管变形井。
4.施工工艺及要求
4.1下井前检查
钢珠整形器在下井前要做到如下检查：（1）整形器最大外径、引锥部最小外径直径及其长度尺寸要达到技术参数要求;（2）全部钢珠能够灵活滚动;（3）短接部及引锥部尺寸由小到大逐级增加。
4.2施工步骤及要求
钢珠整形器在施工中的具体步骤及要求为：（1）铅模打印，初步落实套管变形部位的深度、通径等参数，对套损类型进行初步分析;（2）下钻杆笔尖核实套管变形部位是否有落物夹持，如有落物将落物击至变点以下进行下一步处理;（3）十六臂测井，进一步核实套管变形部位深度、通径、变形段长度等参数;（4）根据测井结果，合理组合钢珠整形器尺寸，将钢珠整形器与φ73mm钻杆连接下井，要求上紧各连接螺纹;（5）当钢珠整形器下至变点以上10m时，降低钻柱下放速度，钻柱下放速度不高于 0.5m/min;（6）钢珠整形器下至变点，轻探遇阻，根据夹持力情况判断引锥部分能否进入变形点;（7）确定引锥部分能够进入变形点，上提钻具调整钻压为5kN，开泵循环，启动转盘对变形点进行滚压整形，转速为50-80r/min，钻压不超过10kN，直至整形通过变点。
5. 现场应用及效果分析
套管无损整形技术目前在大修施工中试验应用了20井次，成功17井次，整形通过后φ118*5000mm通井规顺利通过变形井段，经试压合格，能够满足油藏开发需要。前期选择3口φ110mm以上通径的套管变形井对工具进行可靠性能效果评估试验，一次性整形至φ20mm，磨铣通过变点后钢珠整形器无破损、钢珠无掉落现象，证实工具结构性能没有问题。在套损通径为φ105mm至φ110mm的14口井中开展现场试验，一次性整形成功12口井，一口井整形失败，该井套损井段4m，弯曲严重且变形位置有套管接箍，证实长井段弯曲变形，套管接箍处变形不适合采用该整形工艺。后期选择3口φ95mm至φ105mm套管变形井对工具进行技术极限整形能力试验，整形成功1口井，失败2口井，证实φ105mm以下套管变形井不适合采用该整形工艺，且现场施工分析5-1/2套管变形至φ105mm以下，套管基本破裂，整形前无法满足试压要求，没有必要使用套管无损整形工艺。
6. 结论
结论一：针对套管变形井整形扩径过程中遇到的疑难复杂情况，研究应用了钢珠整形器，对套损井段进行滚压无损整形，成功解决了冲胀整形、磨铣整形以及液压整形等常规整形工艺面对不同井况的不适用性，有效克服了常规整形施工中的缺陷，取得了良好的现场应用效果。
结论二：针对φ105mm以上套管变形井，该无损整形工艺效果明显，对套管损伤小，整形效率高，在此类井整形施工中可推广应用。
结论三：套管无损整形工艺尚有不足之处，目前针对φ105mm以下的套管变形井、套损长度大于4m的变形井、接箍位置套管变形井整形效果不显著，还应通过技术攻关进一步改进工具的结构，进一步增强该整形工艺的适用性。
参考文献
[1]王龙. 领眼磨铣工具在油（水）井套管修复中的应用[J]. 钻采工艺， 2005（02）：102-103.
[2]陈广超， 张成江， 刘海明. 磨铣打通道技术在C3-21井的应用[J]. 复杂油气藏， 2011（01）：88-90.
关键词：套损井;钢珠整形器;无损整形技术;
1. 引言
随着大庆油田开发进入中后期，套损井数量逐年增加，目前解决套损的整形技术主要有爆炸整形、液压整形、机械整形等。其中爆炸整形火药用量很难把握，且整形方向无法控制，整形成功率偏低;液压整形钻具承压要求高，需逐级整形，整形效率较低。机械整形应用最为普遍，目前使用梨形胀管器、偏心辊子整形器、旋转震击整形器等常规整形工具，施工过程易卡阻，存在工艺繁琐、周期长、成本高等问题。套管无损整形技术可有效解决常规整形工艺的缺陷，可广泛应用于套管变形井整形。
2.套管无损整形技术的技术原理与技术优势
2.1套管无损整形技术的技术原理
套管无损整形技术采用钢珠整形器对变形套管进行滚压整形，钢珠整形器主要包括顺次连接的上接头、短接部、引锥部。上接头用于连接上部钻具;短接部包括短接部套体、短接部套体内部的短接部芯轴，短接部套体开有多列通孔，每个通孔内连接有钢珠固定套，钢珠固定套内装有可滚动的钢珠，固定于短接部芯轴弧形凹槽内;引锥部与短接部结构一致，成锥形结构，整形过程中可嵌于套管变形处，起引领作用，防止磨铣过程中套管开窗。
2.2 套管无损整形技术的技术优势
随着大庆油田开发进入中后期，套损井数量逐年增加，目前解决套损的整形技术主要有爆炸整形、机械整形、液压整形等。
机械整形应用最为普遍，可解决大部分套管整形问题，但对于一些特殊井况存在不适用性，目前主要使用梨形胀管器、偏心辊子整形器、旋转震击整形器、铣锥等常规整形工具，分为冲胀整形和磨铣整形。冲胀整形施工过程需2mm级差逐级整形，工序繁琐，施工周期长，整形效率低，且冲胀过程需要多次快速下放和拔负荷，对修井机提升系统损害大，且易卡钻，存在安全隐患;对于浅层套管变形，由于钻具悬重轻，冲胀力小，往往无法冲胀通过，整形效果差，冲胀整形存在不适用性。
磨铣整形可以解决冲胀整形效率低的问题，但对套管损伤大，磨铣整形后造成套管破裂漏失，需采用套管补贴进一步修复破损套管。采油厂一部分井需要上、下返封堵，套管补贴后通径变小，无法满足上、下返封堵需要，该类井多数报废处理;浅层非封固段套管变形井，磨铣整形易造成套管错断、脱扣，后续处理工艺复杂，甚至造成通道丢失，无法修复。
液压整形可解决机械整形浅层套管变形适用性差和对套管损伤大的问题，但液压整形需使用高压流体推动液缸工作来实现套管整形，钻具使用2 7/8加大油管，对钻具承压性能要求高，施工中存在钻具断脱风险，同时液压整形需要逐级整形，工序繁琐，整形效率低;对于套管弯曲井段整形效果差，存在不使用性。
套管无损整形技术采用钢珠整形器，将数百个钢球按一定规律排列，在转盘扭矩及管循環压力的作用下，整形钢球以一定的排列规律向下滚动，对套管内壁滚压整形，恢复至设计要求通径。套管无损整形技术是机械整形技术的一项突破，有效解决了上述几种整形工艺施工过程中存在的缺陷，钻具使用2- 7/8反扣钻杆，整形工具操作简单;对套管损伤小，有效避免了整形过程中套管错断与开窗;钢珠整形器尺寸可以随意组合，整形工序简单，施工效率高;整形后套管试压合格，能够满足油藏开发需求。该整形工艺可广泛应用于Φ105mm以上套管变形井。
4.施工工艺及要求
4.1下井前检查
钢珠整形器在下井前要做到如下检查：（1）整形器最大外径、引锥部最小外径直径及其长度尺寸要达到技术参数要求;（2）全部钢珠能够灵活滚动;（3）短接部及引锥部尺寸由小到大逐级增加。
4.2施工步骤及要求
钢珠整形器在施工中的具体步骤及要求为：（1）铅模打印，初步落实套管变形部位的深度、通径等参数，对套损类型进行初步分析;（2）下钻杆笔尖核实套管变形部位是否有落物夹持，如有落物将落物击至变点以下进行下一步处理;（3）十六臂测井，进一步核实套管变形部位深度、通径、变形段长度等参数;（4）根据测井结果，合理组合钢珠整形器尺寸，将钢珠整形器与φ73mm钻杆连接下井，要求上紧各连接螺纹;（5）当钢珠整形器下至变点以上10m时，降低钻柱下放速度，钻柱下放速度不高于 0.5m/min;（6）钢珠整形器下至变点，轻探遇阻，根据夹持力情况判断引锥部分能否进入变形点;（7）确定引锥部分能够进入变形点，上提钻具调整钻压为5kN，开泵循环，启动转盘对变形点进行滚压整形，转速为50-80r/min，钻压不超过10kN，直至整形通过变点。
5. 现场应用及效果分析
套管无损整形技术目前在大修施工中试验应用了20井次，成功17井次，整形通过后φ118*5000mm通井规顺利通过变形井段，经试压合格，能够满足油藏开发需要。前期选择3口φ110mm以上通径的套管变形井对工具进行可靠性能效果评估试验，一次性整形至φ20mm，磨铣通过变点后钢珠整形器无破损、钢珠无掉落现象，证实工具结构性能没有问题。在套损通径为φ105mm至φ110mm的14口井中开展现场试验，一次性整形成功12口井，一口井整形失败，该井套损井段4m，弯曲严重且变形位置有套管接箍，证实长井段弯曲变形，套管接箍处变形不适合采用该整形工艺。后期选择3口φ95mm至φ105mm套管变形井对工具进行技术极限整形能力试验，整形成功1口井，失败2口井，证实φ105mm以下套管变形井不适合采用该整形工艺，且现场施工分析5-1/2套管变形至φ105mm以下，套管基本破裂，整形前无法满足试压要求，没有必要使用套管无损整形工艺。
6. 结论
结论一：针对套管变形井整形扩径过程中遇到的疑难复杂情况，研究应用了钢珠整形器，对套损井段进行滚压无损整形，成功解决了冲胀整形、磨铣整形以及液压整形等常规整形工艺面对不同井况的不适用性，有效克服了常规整形施工中的缺陷，取得了良好的现场应用效果。
结论二：针对φ105mm以上套管变形井，该无损整形工艺效果明显，对套管损伤小，整形效率高，在此类井整形施工中可推广应用。
结论三：套管无损整形工艺尚有不足之处，目前针对φ105mm以下的套管变形井、套损长度大于4m的变形井、接箍位置套管变形井整形效果不显著，还应通过技术攻关进一步改进工具的结构，进一步增强该整形工艺的适用性。
参考文献
[1]王龙. 领眼磨铣工具在油（水）井套管修复中的应用[J]. 钻采工艺， 2005（02）：102-103.
[2]陈广超， 张成江， 刘海明. 磨铣打通道技术在C3-21井的应用[J]. 复杂油气藏， 2011（01）：88-90.