简论套管套管修复配套工艺技术和运用学术

【摘要】经过几年的研究与实践，在套管修复配套技术方面取得了很大的进展和突破，形成了一整套套管修复技术，应用于生产中，有效地保证了采油厂的生产运行。尤其是近年来在热采区块的套管配套修复技术方面进行了一系列的研究和试验。使该项技术得到了逐步完善。这些技术的推广和应用，推动了曙光工程技术处作业技术水平的整体发展和提高，创造了良好的经济效益和社会效益。
【关键词】套管修复；配套；经济效益
1、前言
辽河油田有众多的热采稠油区块，曙光油田就是其中之一。作为曙光油田的怎么写作单位-曙光工程技术处，正从常规的井下作业技术逐步向复杂措施领域延伸，针对套管修复、防砂、堵水、低产低效井开发等现场施工，逐步探索并形成特色技术。尤其在近年来，在套管修复配套技术方面进行了一系列的研究试验，该项技术得到了完善，并已取得了良好的效果，该项技术主要包括套管补贴技术和动力稳定螺杆钻具高效磨铣技术。本文主要从这两方面阐述了套管修复配套工艺。

2、项目的提出

曙光油田是以开采稠油为主的油田，稠油产量占总产量的60%。长期以来，套管损坏已成为制约油田发展的一大障碍。大量的油井因套管损坏而报废和停产，给油田带来了巨大的经济损失。针对套管损失井的维修难度及工作量加大，常规技术已不能满足现场需求，及时研发修井新工具、新方法是企业可持续发展的要求。

3、套管修复的关键技术

3.1套管补贴技术

套管补贴工具（防滑脱）主要由液缸总成、胀管、密封机构、补贴管、中心管、一级剪环、二级剪环等组成。
工作原理：当工具下到补贴位置后，投球打压，液缸下行推动胀管下行，上、下密封管沿胀管的锥面胀大，当压力达到15MPa时，胀管、密封机构、补贴管之间挤紧，一级剪环剪断。继续打压，密封管逐渐贴紧套管，当压力达到20MPa时，活塞剪钉剪断，液缸继续下移，直至球座上剪钉剪断，球座的下移使滑块滑落到活塞内腔，补贴工具泄压，从而解卡，上提管柱完井。完井后，留在井内的胀管器、密封器、补贴管构成完整的补贴管柱。
液压胀管式套管补贴工具的技术参数及特点：
（1）套管补贴工具技术参数。φ177.8mm液压胀管式套管补贴工具技术参数：外径φ152mm，内径φ140mm～143mm，工具总长

4.0m。

φ139.7mm液压胀管式套管补贴工具技术参数：外径φ115mm，内径φ100mm～105mm，工具总长

4.0m。

补贴管材料相当于N80钢级套管材料，其热力膨胀系数为1

2.4×10-6℃-1。

（2）预应力补偿。在热采井的注汽开始，补贴管温度高于套管温度，补贴管受热而产生的热应力高于套管受热而产生的热应力，由于补贴管两端受到约束，补贴管内产生压缩应力，该应力使得密封管和胀管间挤胀得越发紧密。在注汽结束过程中，套管温度高于补贴管温度，补贴管受热产生的热应力小于套管受热而产生的热应力，该应力在补贴管内产生拉应力，使得补贴管和套管间产生松动，这是造成补贴失效主要原因。因此，通过在补贴管上预加压缩应力的方式可提高该应力线性方程的截距，避免补贴管和套管间由于温度变化引起的松动，从而延长补贴井的生产寿命。

3.2动力稳定螺杆钻具高效磨铣技术

在以前的修井磨铣过程中，一般采用地面转盘驱动和井下螺杆钻水力驱动两种方式，转盘驱动需要大量的辅助设备，投资大；而普通螺杆钻水力驱动在进行磨铣工作时，由于转数增加扭矩加大，以及下放管柱不平稳而钻压过大憋坏螺杆钻具，甚至造成管柱反转钻具脱落的井下事故，另外，普通螺杆钻具的效率低，工作范围受限制，为了解决上述问题，研制了动力稳定螺杆钻具。
3.

2.1动力稳定螺杆钻具的主要结构

从下到上依次为高效磨鞋、9LZ100-3.5Ⅱ型螺杆钻具、配重管柱、稳压伸缩筒、防转水力锚和油管组成。其中稳压伸缩筒外径φ101.6mm，内径为φ80mm，顶部加装排泄孔，端部加装六边形伸缩筒盖，内伸缩杆为六边形，对顶角为76.8mm，中心孔眼φ60mm，活塞的水力压力加上配重形成稳定的钻压。水力锚的最大刚体直径为φ140mm，方便磨铣碎屑返出，水力锚工作压差为4MPa，当压力达到4MPa时，锚爪改成防转动竖牙锚定在套管上，此时钻具不能下放。
3.

2.2工作原理

利用油管将钻头+螺杆钻具+螺杆钻过滤器+配重+稳压伸缩筒+防转水力锚下入井内，钻头遇到鱼顶时，悬重下降，再下放一个伸缩距刹死刹车，泥浆泵循环液体，当水力锚内外压差大于4MPa时水力锚工作，锚定在套管壁上，防止水力锚以上钻具反转，螺杆钻具转动带动钻头转动，此时稳压伸缩杆进入伸缩筒内，随着磨铣进尺，伸缩筒及工具下移，活塞在筒内产生的水力压力和配重工具悬重共同形成稳定钻压，当磨铣进尺至一个伸缩距时，活塞到伸缩筒顶部，伸缩筒上部排泄孔露出，泵压压力下降，停泵下放一个伸缩距，再启泵循环，继续磨铣钻进直至完成施工任务。此项技术由于其功率大，可以连接各种钻铣工具，使其有较宽的适用范围，非常理想的效果。与常规技术相比大大提高了井下磨铣、套管修复等工作的速度，缩短了施工周期。

3.3技术参数

（1）大功率螺杆钻具技术参数。型号为9 LZ100-3.5Ⅱ；适用井眼为120～161.7mm；马达压降为3.6MPa；输出功率为15～25kW；钻头转速为100～130r/min；输出扭矩为1300N·m；最大钻压为24500N；推荐钻压为19600N；推荐流量为9～11L/s；钻头水眼压降为1.0～3.4MPa；工作时间为100～160h；允许温度为120℃；外径尺寸为100mm；长度为3500mm。
（2）水力锚技术参数特点。最大外径为φ140mm；工作压力4MPa；长度450mm。
（3）伸缩筒技术参数和特点。外径为φ101.6mm；伸缩杆六边形对角为76.8mm；中心孔为φ60mm；最大允许工作压差为10MPa；伸缩长度为2000mm。

4、现场试验、实施应用效果

2008年11月～12月，在曙光油田试验并完成了2口油井的套管补贴施工。其中1口井在1193.87m处177.8mm套管缩

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径至151.7mm，伴随裂缝出砂；另一口井在1423.56m处177.8mm套管缩径至151mm，套管破裂出砂，补贴后经检测，这2口井井眼均用φ135mm通井规通过；目前，这2口井均已下泵投产。
5、结论
现场使用效果证明，这一成果适合以蒸汽吞吐方式开采的稠油井进行套管补贴作业，成功解决了稠油开采蒸汽吞吐导致套管变形的长停油井产能恢复问题，经济效益显著，具有良好的应用前景和使用价值。
参考文献
王才良.当代中国石油.北京：中国社会科学出版社，2003
李树国.采油技术手册.北京：石油化学工业出版社，2005
[3]刘希圣主编.钻井工艺原理.北京：石油工业出版社，2006