4″套管井修井工具研究與應(yīng)用

楊洋等

摘要：4″套管技術(shù)是修復(fù)51/2″套管損壞井及側(cè)鉆井的一種有效手段。隨著油田的不斷開發(fā)，4″套管井的數(shù)量不斷增加。由于內(nèi)徑小、修井時(shí)鉆具與套管環(huán)空間隙小、施工泵壓高、套磨銑鉆屑不易返出等特點(diǎn)的限制，修井配套工具不多，工具選用范圍小，增加了修井的難度。針對(duì)這種情況，參照常用工具原理結(jié)構(gòu)及井下落物等情況，對(duì)4″套管井配套工具進(jìn)行了研究，引用了一系列適合于處理小井眼工具，并通過現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)應(yīng)用與實(shí)踐，取得明顯成效。

關(guān)鍵詞：4″套管井；修井；配套工具；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3198（2015）06-0197-02

14″套管井修井工藝的研究

4″套管井落物一般為管類落物、桿類落物、繩類落物、小件落物。但是4″套管內(nèi)的修井與51/2″套管內(nèi)相比，存在著入井鉆柱尺寸復(fù)雜、外徑大、內(nèi)徑小，外受井眼環(huán)空限制、內(nèi)受打撈工具尺寸限制，導(dǎo)致打撈工具不匹配，卡鉆幾率較高；并且還存在著環(huán)空間隙小、摩阻大、施工時(shí)泵壓高、扭矩傳遞困難、套磨銑形成的鐵屑無(wú)法有效返出等技術(shù)難題。為了完善4″套管井修井配套技術(shù)，在施工時(shí)，我們依據(jù)4″套管的內(nèi)徑小的狀況，參照常用工具類型、原理、結(jié)構(gòu)以及井下落物等情況，考慮修井工具的可靠性、有效性、實(shí)用性，引進(jìn)了一些鉆、磨、銑系列修井工具，盡可能減少對(duì)施工造成的影響。

1.1鉆、磨、銑系列修井配套工具

（1）小直徑套銑頭、套銑筒。

依據(jù)4″套管井內(nèi)徑以及2″油管的外徑為參數(shù)，設(shè)計(jì)出套銑頭和套銑筒的外徑為80mm，內(nèi)徑為66.5mm，其壁厚為6.0mm?？捎脕?lái)套銑2″油管的本體。用套銑筒和套銑頭配合使用來(lái)套銑油管環(huán)空堵劑、水泥、堅(jiān)硬的沉砂等。

（2）小直徑磨鞋。

設(shè)計(jì)的磨鞋外徑為75mm，長(zhǎng)度250mm。用來(lái)磨銑4″套管井內(nèi)水泥塞、堵劑、砂塞等物質(zhì)。

（3）小直徑螺桿鉆。

根據(jù)大直徑螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)、原理、參數(shù)，設(shè)計(jì)出適合4″套管井的小直徑螺桿鉆具，其外徑為73mm，長(zhǎng)度2.76m。配合磨鞋、套銑筒來(lái)磨銑、套銑砂塞、水泥塞等物質(zhì)。

1.2管類、桿類、小件打撈系列修井配套工具

（1）2″小接頭滑塊打撈矛。

以4″套管的空間為依據(jù)，在2″滑塊撈矛的基礎(chǔ)上改進(jìn)出2″小接頭滑塊撈矛，矛桿直徑48mm，接頭直徑80mm，長(zhǎng)度0.8-1.5m，安全負(fù)荷400KN，可以打撈落井的管類落物。

（2）2″可退式打撈矛。

2″可退式打撈矛，矛桿直徑48mm，接頭直徑80mm，長(zhǎng)度1.0-1.5m，安全負(fù)荷30噸。該工具動(dòng)作靈活可靠，操作簡(jiǎn)便易行，不易破壞魚頂，打撈成功率高，可循環(huán)沖洗魚頂，一旦落物遇卡，可根據(jù)需要退出落物。

（3）小直徑母錐。

小直徑母錐外徑為80mm，因2″油管加大絲扣處外徑是65.9mm，其最大內(nèi)徑為66mm，接頭直徑73mm，長(zhǎng)度為400mm。用母錐可以打撈那些無(wú)法內(nèi)撈的落魚，也可用來(lái)修復(fù)魚頂?？纱驌浦睆?8-66mm，打撈許用拉力400kN。

（4）小直徑公錐。

小直徑公錐直徑為80mm，長(zhǎng)度560mm，打撈范圍38-67mm，用小直徑公錐可打撈帶接箍的2″油管，也可以用來(lái)倒掉油管接箍。

（5）2″可退式撈筒。

根據(jù)4″套管井的空間尺寸，設(shè)計(jì)撈筒的外徑為80mm，內(nèi)徑61mm，長(zhǎng)度800mm。可用來(lái)打撈2″油管本體，2″油管加大處不能打撈。其許用提拉負(fù)荷400kN?？纱驌品秶?8-60.3mm。

（6）2″倒扣撈矛。

2″倒扣撈矛是根據(jù)2″油管和4″套管井的尺寸在21/2″倒扣撈矛的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，矛桿直徑設(shè)計(jì)為48mm，接頭直徑80mm，長(zhǎng)度620mm。打撈范圍49-52mm，許用拉力390kN。

（7）活頁(yè)打撈筒。

活頁(yè)打撈筒用來(lái)打撈帶有接箍的抽油桿。根據(jù)4″套管井的內(nèi)徑，設(shè)計(jì)其外徑80mm，接頭直徑73mm，長(zhǎng)度300mm可用來(lái)打撈19mm、22mm的抽油桿。帶接箍的抽油桿進(jìn)入撈筒，頂開活頁(yè)后上提管柱即可撈獲落魚。打撈成功率較高。其提拉負(fù)荷300kN?；铐?yè)打撈筒也可以用來(lái)打撈斷頭下部的接箍。

（8）開窗一把抓。

根據(jù)常規(guī)一把抓的結(jié)構(gòu)、原理，設(shè)計(jì)出78mm、長(zhǎng)度1000m，接頭直徑73mm的外加厚油管接箍。一把抓牙齒以上20cm處對(duì)稱開窗，把壁厚減掉2mm，做成薄壁開窗一把抓。

24″套管井修井工具的實(shí)際應(yīng)用

2.1施工工藝流程

4″套管井施工作業(yè)生產(chǎn)流程：查尋該井的井史、井況→根據(jù)施工要求進(jìn)行井下工具選用→出臺(tái)施工設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備→按設(shè)計(jì)及操作規(guī)程起下鉆作業(yè)→鉆、銑、磨、打撈→下完井管柱、交井。

下面以明354側(cè)為例，進(jìn)行闡述4″套管井修井工具的實(shí)際應(yīng)用。

2.2明354側(cè)井施工過程

（1）查尋該井井史、井況。

明354側(cè)井是2009年8月投產(chǎn)的一口側(cè)鉆井，該井全井為4″套管。人工井底2050.5m，射開層位S2下2-5、射開井段1844.0-1991.6米，鉆遇油層32.2米，2009年8月酸化投產(chǎn)，2009.12補(bǔ)孔酸化，2010.3上修要進(jìn)行沖砂、補(bǔ)孔。

（2）井下工具選用。

本次作業(yè)要進(jìn)行沖砂，從井史、井況來(lái)看生產(chǎn)時(shí)間不長(zhǎng)就要沖砂說(shuō)明該井出砂嚴(yán)重，因此施工中要放慢速度。沖砂工具首選小直徑螺桿下帶套銑或磨銑或75mm空心磨銑工具進(jìn)行處理。

（3）施工準(zhǔn)備。

根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)上全套合格修井設(shè)備，立井架。

（4）起下鉆作業(yè)、完井。

本次施工全過程使用的是60mm油管+專用井下工具。因此對(duì)所下工具要認(rèn)真檢查是否合格，并檢查鉆具組合數(shù)據(jù)。如打撈操作要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，起鉆時(shí)必須平穩(wěn)，起出工具要認(rèn)真檢查撈獲情況，根據(jù)檢查情況決定繼續(xù)用此工具打撈或更換。

2.3明354側(cè)井施工簡(jiǎn)況

（1）施工時(shí)首先起出井下生產(chǎn)管柱，根據(jù)設(shè)計(jì)要求我們選用下75mm×0.13m空心磨鞋+60mm油管組合下探落實(shí)砂面后以上5-6m時(shí)開泵正循環(huán)洗井，緩慢下放至遇阻位置，加壓10-20kN正轉(zhuǎn)磨銑，泵壓5.0MPa，排量500L/min，轉(zhuǎn)速60r/min，磨銑至1945米，無(wú)進(jìn)尺。起出空心磨鞋發(fā)現(xiàn)，外壁沒有劃痕，檢查螺桿鉆堵死。分析原因這是由于磨銑過程中加壓過多、水泥車的排量小、更換單根不及時(shí)造成的。

（2）下80mm×0.25米平底磨鞋+60mm油管組合下至1945米開泵正循環(huán)洗井，緩加壓5kN用液壓鉗正轉(zhuǎn)套銑，泵壓5.0MPa，排量500L/min，轉(zhuǎn)速40r/min，進(jìn)尺至1945.9m，無(wú)進(jìn)尺，起出鉆具。平底磨鞋有明顯的磨損，經(jīng)驗(yàn)分析認(rèn)為油層套管有可能點(diǎn)性變形或者有落物。

（3）為落實(shí)井下情況，決定下75mm×0.17m鉛模+60mm油管組合下至1945m，沖洗，泵壓5.0MPa，排量500L/min，緩慢下放于1945.9m，加壓30kN，打印，起出鉛印，印痕為35mm-40mm的桿類物體。

（4）認(rèn)真篩選工具，決定使用外徑為80mm可打撈直徑38-66mm的小直徑母錐+60mm油管組合下至1945米開泵正循環(huán)沖洗，排量500L/min，泵壓5.0MPa，下探到1945.9m，加壓2kN-5kN正轉(zhuǎn)15圈-30圈，起出小直徑母錐，無(wú)撈上。分析撈不上的原因用小直徑母錐造扣時(shí)下面的落物跟著轉(zhuǎn)圈，故造扣打撈不成功。

（5）問題找到了，決定使用80mm×1000mm的一把抓+60mm油管組合下探到1945.9米，正轉(zhuǎn)油管，加壓70kN下放到1946.8米，無(wú)進(jìn)尺，加壓增至180kN，打撈，起出一把抓，兩個(gè)牙齒彎曲，沒有撈上，牙齒不能完全收回，落物漏出。

（6）根據(jù)印痕分析及以上兩次打撈情況來(lái)看，決定在一把抓牙齒以上20公分處對(duì)稱開窗，把壁厚減掉2mm，做成薄壁開窗一把抓和60mm油管組合下井，打撈深度1946.9m加壓110kN，打撈，起出開窗一把抓，從開窗處一把抓彎曲，沒有撈上。工具牙齒脹開，這是工具壁薄所至。

（7）根據(jù)三次打撈失敗原因分析，決定加工內(nèi)鉤套銑筒，其外徑80mm×2000mm、壁厚10mm底部開深為30-35mm的10個(gè)牙齒。在距牙齒20cm-30cm處鑲4mm鋼筋4根上下交錯(cuò)兩層，該工具的最小內(nèi)徑25mm。與60mm油管組合下到1945.9米，正轉(zhuǎn)油管，加壓80kN下放到1947.5米，無(wú)進(jìn)尺，加壓增至180kN，打撈，起出內(nèi)鉤套銑筒，撈上36mm長(zhǎng)300mm螺栓一條。而后下75mm×0.13m空心磨鞋+60mm油管組合順利的沖洗到井底，為下步工序迎來(lái)了時(shí)間。

該井從搬遷到完井僅用15天時(shí)間就圓滿完成了施工任務(wù)，使該井死而復(fù)生，這與正確的修井工藝技術(shù)與選用合適的修井工具有莫大的關(guān)系。該井下泵生產(chǎn)后日增油4噸，為油田原油上產(chǎn)作出了貢獻(xiàn)。

3認(rèn)識(shí)與結(jié)論

（1）改進(jìn)打撈、鉆、磨、銑適合小井眼系列修井工具，以滿足處理小井眼事故的需要。

（2）處理小井眼落物，要首選成熟的常規(guī)專用配套工具，在常規(guī)工具無(wú)法處理的情況下，則另行設(shè)計(jì)加工適用的打撈工具，實(shí)施打撈。

（3）打撈復(fù)雜落物時(shí)，要組織相關(guān)人員充分論證方案實(shí)施的可行性，做到不增加新的事故。

（4）處理小件落物打撈時(shí)，使用大直徑工具打撈、盡可能不正循環(huán)沖洗打撈，以免造成卡鉆事故。

（5）明354側(cè)井成功的解決了用2″油管在4″套管井內(nèi)鉆、磨、銑等施工，但加壓要控制在0.5噸-1.0噸。

（6）明354側(cè)井的成功作業(yè)，解決了4″套管所需用的工具，為今后處理該類事故具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]趙磊，姚凱等.簡(jiǎn)明井下工具實(shí)用手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004，（11）.

[2]李璐安等.小井眼井修井作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].石油勘探與開發(fā)，2005，（06）.