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分級防卡液壓套管整形技術在修井作業中的應用

2021-10-10

分級防卡液壓套管整形技術在修井作業中的應用

于惠明(遼河油田遼河工程技術處,遼寧盤錦124010)

摘要:油氣田開發到中后期,油井套管由于長期受地層壓力作用,套管變形、損壞現象非常普遍,直接影響油井的正常運轉和生產,嚴重時會導致油井停產甚至報廢,造成重大經濟損失。本文重點介紹分級防卡液壓套管整形技術在修井作業中的應用。

關鍵詞:液壓整形;技術;修井作業

1 套管變形的概念及類型

1.1 套管變形的概念

凡是因為地應力軸向應力發生變化以及套管外擠壓力大于內壓力等因素的作用所造成的套管一處或多處縮徑、擠扁或彎曲等變化,統稱為套管變形。

1.2 套管變形的類型

1.2.1 套管縮徑

由于套管本身局部位置質量差,強度不夠及在長期注采壓差作用下,套管局部產生內徑變小,使套管在橫截面上呈內凹橢圓形。

1.2.2 套管腐蝕孔洞、破裂

由于地表淺層水的電化學反應長期作用在套管某一局部位置,或者由于螺紋不密封等長期影響,套管某一局部位置將會因腐蝕而穿孔,或因注采壓差及作業施工壓力過高而破損。

1.2.3 多點變形

由于套管受水平地應力作用,在長期注采不平衡條件下,地層滑移迫使套管受多向水平力剪切,致使套管向內凹形多點變形。多點變形井是一種極其復雜的套損井況。

1.2.4 嚴重彎曲變形

由于泥巖、頁巖在長期水侵作用下,巖體發生膨脹,產生巨大地應力變化,巖層相對滑移剪切套管,使套管按水平地應力方向彎曲,并在徑向上出現嚴重變異。嚴重彎曲變形的套管,內徑已不規則,多呈基本橢圓變形,長短軸關不太大,但兩點或三點變形間距小,近距點一般3m以內。若兩點距離過小則形成硬性急彎,2m長的通井規不能通過,這是較多見的復雜套損井況,也是較難修復的高難井況。

1.2.5 套管錯斷

泥巖、頁巖經長期水侵膨脹而發生巖體滑移,導致套管被剪斷,發生模向(水平)錯位。由于套管在固井時受拉伸載荷及鋼材自身收縮力作用,在套管產生橫向錯斷后,便向上、向下即各自軸向方向收縮。

2 常規套管整形技術

2.1 沖脹碾壓整形

常用工具有梨形脹管器、旋轉震擊整形器、偏心輥子整形器、三錐輥套管整形器?;驹矶际菍@柱的重力或工具旋轉產生的力作用在套管變形位置,使套管逐步恢復原尺寸。

2.2 磨銑整形

在一定轉速和鉆壓下,利用各種形狀的磨鞋、銑錐的硬質合金切削掉套管變形或錯斷部位通徑較小的部分,使套管暢通,達到整形擴徑的目的。

2.3 爆炸整形

將具有一定綜合性能的炸藥藥柱用管柱劃電纜送到井內預整形復位井段后,引爆雷管炸藥。炸藥爆炸后產生的高溫高壓氣體及強勁的沖擊波在套管內的介質中傳播,當沖擊波和高溫高壓氣體達到套損部位套管內表面時,則產生徑向向外的壓力波,這種壓力波使套損井段的套管向外擴張,從而達到整形復位的目的。

以上整形技術的實施都需要大修隊伍配合完成,且普遍存在整形管柱卡鉆風險,磨銑整形對套管還有損傷,使套管壁變薄,降低了套管的承壓能力,分級防卡液壓套管整形技術則克服了以上不足。

3 分級防卡液壓套管整形技術介紹

分級防卡液壓套管整形技術是通過液壓整形裝置產生強勁的整形動力,作用在可變徑整形器上,對套管變形部位實施擠脹和滾壓,使套管恢復原有通徑。該技術可用于直井、斜井及水平井套管整形。

4 液壓整形技術的優勢

4.1 作業成本低,操作簡單,小修作業隊伍即可配合施工,且施工周期短,一般1天就能完成整形施工,最多不超過3天,能在最短時間內恢復油井正常生產

修井過程中發現套管變形后,因小修作業隊伍施工能力受限,需要轉大修處理,因大修成本高,且施工周期長(從三項設計編制至大修完井一般需要1個月左右),嚴重影響了油井的正常生產。而液壓整形技術根據井下狀況需要1-3天即可完成施工,通過小修作業隊伍下入常用修井管柱即可實施,大幅度降低作業成本,大大縮短施工周期,能快速恢復油井生產。

4.2 液壓動力足,整形成功率高

液壓整形動力裝置由多級液缸加壓系統組成,能提供1500-2000KN的強勁動力,通過可變徑整形器作用在變形套管內壁,產生1000-1800MPa的壓強,整形成功率高,有效防止整形后回彈。整形成功后,可利用整形工具直接通井,減少后期通井工序,而且一趟管柱可對多個套變位置進行多次整形,大大縮短了施工周期,提高了施工效率。

4.3 整形過程中保護套管。

常規機械整形,通過磨銑犧牲套管壁厚,達到擴充套管內徑,存在套管因壁厚減薄修復后易再次變形的風險。而液壓整形對套管無損傷,有效保護了套管,降低了油井后期套管變形的幾率。

4.4 防卡鉆

可變徑整形器完成套管整形在泄壓后外徑自動變小,可有效避免發生整形管施工過程中發生卡鉆事故,降低了施工風險,保證了施工安全。

5 液壓整形技術適用的范圍

(1)套管變形后內徑不小于Ф100mm的井。

(2)適用于直井、大斜度井及水平井。

(3)對于套管接箍處變形、彎曲變形及套管破裂的井,不建議采用該整形技術。

6 現場應用情況及結論

現場應用22口井,一次成功率100%,施工周期均未超過3天,一般幾個小時即可完成套管整形,與常規套管整形施工相比,縮短了施工周期,大大提高了生產效率,降低了安全風險和工人的勞動強度,施工質量也得到了甲方的認可,具有廣泛的推廣應用價值。

參考文獻:

[1]吳奇王林陳顯進,等。井下作業監督(第二版)。2003.

[2]陸益萍林三仁王寶江,等。最新石油修井工程師(主管)完全技術實用手冊。2011.

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