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修井工艺技术 井下作业分公司二零零七年五月 一 套损概况及成因 大庆油田开发20年左右即1980年 开始出现套损井 年套损井数在100口井左右 在其后的20多年开发过程中 出现了两次套损高峰期 第一次是1986年左右 年套损井数500多口 第二次是1999年 年套损井数近700口 在套损井数增加的同时 套损形式也在不断的变化 80年以前 平面上 套损井呈零星分布状态 纵向上 无规律 形式上 以变形为主 第一次套损高峰 平面上 套损井分布呈轴部多翼部少 东翼多西翼少 断层附近多一般地区少 水井多油井少的特点 纵向上 以标准层及其附近居多 形式上 以严重变形 错断 穿孔为主要特征 出现杏4 南8等四个成片套损区 平面上 套损区域扩大 出现中区西部 北一断东等8个成片套损区 纵向上 标准层及其附近套损速度加快的同时 油层部位也出现大量套损井 形式上 以严重错断 通径小于 50mm或无通径 大段弯曲变形及吐砂为主要特征 第二次套损高峰 套管损坏的原因比较复杂 但概括地分为地质因素和工程因素两大类 对于一个具体的油田或某一区块的一口油 水 井 这两类因素有的是主导因素 有的是次要因素 更多的是两种因素综合作用的结果 套损原因主要有以下两方面 地层本身的特性 如地层的非均质性 油层倾角 岩石性质 地质活动 如断层活动 地震活动 地壳运动 浅层腐蚀等 1 油层的非均质性 它直接导致注水开发的不均衡 是引发地层孔隙压力场不均匀分布的基本地质因素 1 地质因素 2 地层倾角 大庆油田为典型的背斜构造 在相同条件下 受岩体重力的水平分力的影响 地层倾角较大的构造轴部和陡翼部比倾角较小的部位更容易出现套损 如大庆油田南八区西部 中区东部套损坏区等 3 岩石性质 大庆油田属于泥砂沉积构造 当油层中泥岩及油层以上的页岩水浸蚀后 岩石膨胀挤压套管 具有一定倾角的泥岩还将上覆岩层压力剪切至套管 使套管受到损坏 北二区东部 中区东部 南八区西部比较多见 4 断层活动 地壳运动中各地区沉降速度不尽相同 使断层活化 特别是注入水浸蚀后 更加剧对套管的破坏作用 如南八区170号断层取芯证实 断层面填充物主要是含砂泥岩和泥质粉砂岩 局部具有原生滑动面和断层泥 5 地震活动 地震产生新的构造断裂和裂缝 也可使原生构造断裂和裂缝活化 因此 它也是导致套管损坏的一个重要因素 6 地壳运动 地壳缓慢的升降运动产生的应力可以导致套管被拉伸损坏 而损坏的程度和时间则取决于现代地壳运动升降速度和空间上分布的差异 7 浅层腐蚀 浅层水 300m以上 在硫酸盐还原菌的作用下产生硫化氢 严重腐蚀套管 三厂和六厂的外漏井就是这种情况 2 工程因素主要指采油工程中的注水 压裂 酸化 射孔 钻井过程中的套管质量 固井质量 固井过程中的套管串拉伸 压缩等因素 1 注入水浸入泥岩引起蠕变损坏套管 注入水可从泥岩的原生微裂缝和节理面浸入 也可沿泥砂岩界面以及窜槽通道浸入 形成一定范围的浸水域 这种浸水域在相当长时间内 将导致岩体膨胀 变形 滑移 这些力最终作用在套管上 损坏套管 如果注水压力较高 一般13 5Mpa以上 时 这种情况将更严重 如北二区的西部 中区东部 南八区中西部均为标准层泥页岩长期浸水造成大片套损 2 注采不平衡 非均质多油层层间差异大 高渗层的吸水能力强 成为高压区 低渗层的吸水能力弱 成为低压区 层间压差增大 将导致岩体的不稳定性 尤其是地层倾角较大的情况下 更易形成区域套损 3 油水井作业 注水井时关时开 开关不平稳 钻调整井时成片停注 之后又集中齐注 使套管瞬时应力变化幅度过大 套管产生疲劳破坏的同时岩体的不稳定也增大 易导致套管损坏 4 套管质量 套管本身存在微孔 微缝 螺纹质量问题等 在完井以后的长期生产过程中 易引发套管损坏 5 固井质量不合格或窜槽 水泥与套管及岩壁胶结固井质量不合格 油水井生产过程中层间窜槽 注入水易窜入非油层部位的泥岩层段 使其蠕变挤压套管 6 射孔质量 射孔工艺选择不当 一是损坏管外水泥环 二是出现套管破裂 三是射孔密度过大也会影响套管强度 套损预防措施 大庆油田目前采取以下几方面的预防措施 见到了明显的效果 1 防止注入水窜入泥岩夹层 主要是提高固井质量 保证层间互不相窜 固井时在油层顶部下管外封隔器 防止注入水窜槽 注水压力限制在地层微破裂压力以下 压裂改造时防止垂直裂缝延伸到隔层 完善注采井网 维持合理的注采压差 2 提高套管抗挤强度 改进套管柱设计方案 易套损部位使用高强度套管或厚壁套管 下双层组合套管 改进射孔工艺 3 防止套管腐蚀 主要是采用阴极保护技术 使用抗H2S套管 加杀菌剂杀死有腐蚀的细菌 4 防止油层出砂 采用树脂类防砂工艺技术 核桃壳防砂工艺技术 金属绕丝筛管防砂工艺技术 另外 加强油水井生产管理 油水井生产及作业过程杜绝猛开猛放 限制超破裂压力注水 调整区块压差 避免出现高压区和亏空油层 二 修井工艺技术 针对油田套损形势的变化 为及时有效地修复各类套损井 确保油田开发方案的顺利实施 大庆油田于1980年组建了专业的修井施工队伍 20年来 随着修井技术的不断进步 油田的修井历程大致走过了三个阶段 一是80 86年 以解卡打捞工艺为代表的维护型修井时期 二是86 94年 以浅部取套 整形加固工艺为代表的相对单一的治理型修井时期 三是94年以后 以深部取套 密封加固 侧斜工艺为代表的综合型修井时期 经过这三个阶段的发展 完善配套了七套大修工艺技术 在套损井损坏程度日益重 施工井况日趋复杂的条件下 修井能力和大修井修复率稳步上升 2000年修复率达到了79 6 具备了年施工800口井以上的修井能力 为油田的开发生产做出了积极贡献 二 修井工艺技术 一 中深部取换套工艺技术 二 侧斜修井工艺技术 三 套管整形与加固工艺技术 四 小通径套损井打通道工艺技术 五 解卡打捞工艺技术 六 电泵井解卡打捞工艺技术 七 水泥浆封固永久报废技术 该技术适用于修复套损井段在1200米以内 通径在 60mm以上 部分通径 60mm 及带有管外封隔器 扶正器的套损井 可完全恢复套管内通径 完井指标和新井相同 能够满足各种分采 分注措施的要求 是最彻底的一种套损井修复方法 中深部取换套工艺技术 利用专用的套铣工具 套铣钻头 套铣筒等配套工具 钻铣掉部分原井眼井壁和固结在51 2 套管壁周围的水泥环 利用专用套管割刀将套损点以上及其以下适当部位套管割掉并捞出 然后下入新套管 利用专用补接工具进行新旧套管对接 组成新的套管串 1 工艺原理 该技术施工时 根据具体井况分两种情况 一是先处理套损点及井内落物然后取换套管 二是先取换套管 然后处理套损点及井内落物 2 钻具结构 290 300mm套铣头 219mm套铣筒 特制连接变扣头 219mm六方方钻杆 设计的套铣钻具结构为 钻具示意图 219mm方钻杆 260mm连接变扣接头 219mm套铣筒 290mm套铣头 钻具主体外径 219mm 最大外径 290mm 最小内径 192mm 该套钻具的优点是强度大 安全系数高 螺纹抗拉力为4586KN 抗拉扭综合应力为386Mpa 900m套铣安全系数为1 8 钻具内通径较大 切割 打捞 断口引入以及鱼头修整和补接等工序都可在套铣筒内进行 一趟钻具可连续套铣至设计井深 避免了频繁起下钻具引起的井壁坍塌和丢鱼等工程事故 套铣头 该技术配套的套铣头主要是 型和 型两种 型套铣头是一种集套铣岩层 水泥环和管外封隔器 扶正器为一体的多功能套铣钻头 结构尺寸为 290 190 300mm 3 专用工具及配套技术 其齿外缘采用PDC保径 内缘用CBN保径 负 切削角和圆弧流线形齿底设计 采用的CBN削铣新材料削铣效率较常规PDC提高50 削铣后封隔器残体规则可以从套铣筒内顺利捞出 较好的解决了管外封隔器和扶正器的处理难题 型套铣头用于处理套损部位 实现下部套管引入 主要用于严重错断井断口引入和防丢鱼 结构尺寸为 280 190 310mm 其底部设计为二齿流线型套铣头状 外体有两道循环沟槽 内腔为喇叭口状 这种喇叭口状结构具有修鱼收鱼作用 外部两道循环槽与底槽相连 有利循环 采用YD合金将套铣头铺成流线型扩口 使套铣头的刮削变为引入研磨 磨铣不规则鱼顶平稳 不蹩钻 避免了对下部断口的工程破坏 保证鱼头规则完整不丢失 可以较好的解决因套损严重 无法实施加固示踪的丢鱼问题 此外 针对2或21 2 放气管磨铣的需要 配套了 300 170mm40CrMnMo套铣头 套铣筒 它用于套铣钻进 筒内取套和新旧套管对接 其本体采用API标准85 8 套管 钢级P 110 壁厚11 43mm 内径 196 2mm 丝扣抗滑扣3900KN 丝扣综合应力386MPa 安全系数1 8 既满足了51 2 套管的管外复杂套铣 又满足套损部位的引入处理需要 套铣筒 六方方钻杆 外径 219mm 内径 190mm 长度 12m 六方结构较原四方结构扭矩传递均匀 预防扭伤钻具 缩小了外径 使之与现有设备配套 在外径缩小内径不变的情况下 强度不减 整体抗弯曲能力强 具有刚度好 稳定性强的优点 补接工具 用于新套管与井下未取出套管的对接 当补接点处于非油层位置时 如果对接处是完好母扣 采用对扣对接方法 如果对接处是切割刀口或公扣 采用封隔器自封补接方法 当补接点处于油层位置时 须采用铅封注水泥补接器补接 铅封注水泥补接器补接 对原有工具结构和尺寸进行改进 外径由原 195mm缩小为 184mm 长度1193mm 可在套铣筒内进行补接 预防鱼头丢失和井壁坍塌 泥浆体系 修井液 在地层较疏松井段 应注意防止井壁坍塌 以免造成卡钻或丢失鱼头 在套铣水泥环时 200m 400m左右 应注意防止泥浆钙侵 钙浸后泥浆失水量增大 切力上升 以至失去流变性 导致井壁坍塌 吸附卡钻 丢失鱼头等工程事故 在套铣过油层段以后 应注意加重泥浆密度 防止井喷 套铣岩层主要是泥页岩 造浆性和膨胀性对取套泥浆的调配造成一定难度 套铣专用泥浆体系摩擦系数低 抗钙浸性能好 具有良好的剪切稀释性 有效的预防了井壁坍塌 吸附卡钻等工程事故的发生 4 套铣综合措施 割取套管 每套铣一定深度后 将被套铣套管在套铣筒中取出来 以免因套管过长弯曲 造成套铣阻力增大 循环不畅 一般每200m取一次 方法有两种 一种是用机械式内割刀 切割打捞取出 另一种是倒扣取出 示踪保鱼 就是在整个套铣过程中 始终保持被套铣套管鱼头 指下断口 不能被丢掉 方法有三种 一是利用加固管 加固示踪 二是封隔器座封示踪 三是套管捞矛抓紧下部套管示踪 修鱼找正 在套铣到断口附近 一般2 4m 时 为下一步的套管对接或对扣而采取的措施 有切割磨铣 倒扣等方法 另外 在套铣过程中 还要针对水泥帽和自由井段 水泥封固段 断口部位及管外封隔器扶正器井段来合理匹配钻压 转速和排量三参数 1 对钻遇管外封隔器 扶正器的套损井可进行取换套修复 2 对于通径在 60mm以上及部分通径 60mm的套损井 可达到取换套修复的目的 3 修复后的油水井内径恢复率100 密封试压15Mpa 稳压30min压力不降 4 工艺基本配套 具备了年施工100口井以上的生产能力 施工工艺成功率在90 以上 5 达到的技术水平 二 修井工艺技术 一 中深部取换套工艺技术 二 侧斜修井工艺技术 三 套管整形与加固工艺技术 四 小通径套损井打通道工艺技术 五 解卡打捞工艺技术 六 电泵井解卡打捞工艺技术 七 水泥浆封固永久报废技术 该技术主要应用于修复套损部位在900m以下 彻底报废原井射孔层位的套损井 能够彻底修复整形 加固等修井技术无法修复的套损井 并且具有利用原井场 不新增占地面积 不需要重新铺设地面输油管线 不影响原井网部署和开发方案实施的优点 固井质量和井身质量接近直井水平 能够满足油田开发的需要 侧斜修井工艺技术 侧斜是指通过浅层取套作业将原井内一部分套管取出 然后在原井裸眼段一定深度利用侧斜工具按照预定的方位侧钻 避开下部井眼和套管 重新钻出新井眼 根据设计的井眼轨迹中靶 然后下入新套管固井的修井技术 侧斜井工序为 起原井 打通道 打捞井下落物 水泥浆报废油层 漏点及错断口井段 取套 打侧斜水泥塞 侧斜定向 稳斜钻进 降斜钻进 完井 起原井 打通道 打捞井下落物 水泥浆报废油层 漏点及错断口井段等工序与普修井相同 重点介绍取套 打侧斜水泥塞 侧斜定向 稳斜钻进 降斜钻进 完井等工序 取套深度的选择侧斜井取套深度一般选择在350 450米 因该深度已进入泥岩段 岩性相对稳定 软硬适中 适合于螺杆钻具造斜钻进 1 侧出原井眼技术 套铣头的选择套铣头的选择直接关系到套铣速度和一次套铣深度 目前我们选用的套铣头为 套铣水泥环及裸眼段选用 230mm复合片铣头 该套铣头具有套铣速度快 使用寿命长的优点 但是 230mm复合片铣头在井下遇到金属落物时复合片容易脱落 当井下遇到金属落物时应选择 230mm圆弧齿铣头 该套铣头对井下金属落物具有较好的研磨性 同时圆弧齿铣头的铣齿呈喇叭口形状 使铣齿与套管脱离 套铣时不研磨套管 可以避免复杂情况的发生 3 套铣参数经过现场实践 摸索出以下套铣参数可以最大提高机械钻速 从而提高修井速度 套铣参数见下表 套铣参数统计表 切割打捞技术根据井内情况的不同 采取不同的切割方法 以达到提高施工效率的目的 1 内割刀切割打捞侧斜井在套铣以后采用可退式捞矛配合机械式内割刀进行切割和打捞 切割打捞一次完成 2 外割刀切割打捞原井套管内有水泥塞的情况下 不钻水泥塞 套铣后采用外割刀进行切割 切割后将套管和水泥塞一起打捞出来 省去了钻塞的工序 缩短了修井周期 降低了工人的劳动强度 3 提拉测卡切割打捞实际施工中部分井上部套管柱不受卡或轻微受卡 可以在不套铣或少套铣的情况下 采用提拉测卡计算出卡点深度 若卡点深度满足施工要求 则直接在该深度范围内切割打捞 从而省去了套铣的过程 打水泥塞侧斜取套后在切割点以上打水泥塞80 100m作为侧斜的支撑点 打水泥塞要求 打水泥塞时修井液性能必须达到固井要求 水泥浆密度在1 87 1 95g cm3之间 水泥浆候凝时间为36 48小时 这样 形成的水泥石强度高 能够满足侧斜施工 侧斜支撑点 应用斜向器侧斜为了减少打水泥塞工序 避免修井液钙侵 缩短修井周期 我们研制并应用了斜向器进行侧斜施工 取得了成功 应用斜向器侧斜同打水泥塞侧斜相比每口井节省时间60小时以上 2000年共应用斜向器46口井 成功40口 成功率87 斜向器结构及原理 斜向器结构主要由丢手 坐键销子 导向面 锚定体和锚等五部分组成 斜向器结构图 斜向器下到预定深度后 根据设计方位调整装置角 然后蹩压至3MPa 锚定体上的锚伸出 将斜向器锚定在井壁上 继续蹩压至8Mpa 丢手管柱与斜向器脱离 完成斜向器座封 斜向器在井眼内起到造斜支撑和导向的作用 侧斜井浅层取套后 打水泥塞或下斜向器做为造斜的支撑点 下造斜钻具 在50m内侧出原井眼 保证新井眼与原井眼具有一定的距离 防止新老井眼窜通及钻回老井眼事故发生 如果50m以内侧不出原井眼 将失去造斜支撑点 1 侧斜井井身剖面设计侧斜井井眼轨迹控制 最大井斜角3度以内 方位在设计方位 设计方位可变化区间 井底水平位移30米以内 根据侧斜井井身质量的特殊要求 井身剖面设计采用特殊方法 即 直井段 造斜段 稳斜段 降斜段 稳斜段 2 井眼轨迹控制技术 2 侧斜方位设计原则侧斜方位除考虑井排方向 断层位置 井网关系外 在防碰方面考虑三个因素 1 设计侧斜方位选择与地层倾向相一致的方位 2 侧斜井方位设计必须避开原井井眼轨迹防止相碰 3 侧斜方向线与测斜点以下的井眼轨迹线不能相交 利用计算机绘出同井场每口井井眼轨迹的水平位移变化 绘成 侧斜井方位设计分析图 直观准确地表示了各井井眼轨迹的变化情况以及之间相对关系 3 实钻井眼轨迹控制 1 直井段按深度要求取出上部套管 修整井壁 确保直井段井眼畅通 为下步侧斜施工和井眼轨迹控制提供有利条件 2 造斜段井下动力钻具采用螺杆和1 50弯接头 造斜率为60 100米 按照设计方位造斜钻进 结构 215牙轮 螺杆钻具 1 50弯接头 无磁钻铤 159钻铤 2根 127钻杆 造斜参数 钻压30 60KN 排量20 25l s 泵压7 9MPa 当测量井斜角为2 3度且钻速均匀时 表明已侧出原井眼 起钻换稳斜钻具 3 稳斜段采用 215mm牙轮钻头配合双钟摆钻具组合 结构 215mm牙轮钻头 159钻铤2根 198螺扶 159钻铤1根 198螺扶 159钻铤11根 127钻杆 稳斜参数 钻压100 120KN 排量25 30l s 泵压12 14MPa 每钻进50米进行单点测斜 根据测量数据计算并作图分析及时调整钻进参数 使实钻井眼轨迹符合设计要求 当井底闭合距达到10 15米时稳斜结束 4 降斜 稳斜段一般钻到500 600米起钻换 215mmPDC钻头配合原双钟摆钻具降斜钻进 结构 215PDC钻头 159钻铤2根 198螺扶 159钻铤1根 198螺扶 159钻铤11根 127钻杆 降斜参数 钻压40 60KN 排量25 30l s 泵压12 14MPa 该钻具降斜率为10 100m 每钻进50米进行单点测斜并跟踪计算 当井斜角降到能够满足目的层水平位移小于30米时 将钻压加至100 120KN进入稳斜钻进至完钻 3 侧斜井修井液体系针对侧斜井的特殊情况 要求钻井液具有抗钙侵 抗井壁坍塌和预防卡套铣筒的功能 通过理论分析 室内试验 研制出了适合侧斜井的钻井液体系 抗钙侵防塌钻井液体系 1 侧斜井的修井液钙侵问题通过大量的室内试验 对现有的钻井液处理剂组合配方进行了优选 筛选出较为理想的抗钙侵钻井液体系配方 室内实验数据如下表 室内抗钙侵试验数据统计表 从以上试验数据得出了3 配方具有较强的抗钙侵能力 2 控制井壁坍塌 解决大井眼修井液的携砂问题 减少了侧斜井的完井电测遇阻 由于所修的井经过多年的浸泡 上部地层较软 坍塌现象较为严重 如何控制井塌和上部大井眼的携砂问题 是侧斜井钻井液攻关的重点 在室内试验的基础上结合现场实践 引入了水解聚丙烯腈铵盐 NPAN 降失水剂 用来降低钻井液的失水和石棉携砂剂提高钻井液的动塑比有利于携砂 使钻井液的失水量控制在5ml以内 同时携砂效果也比较理想 基本解决了因井塌和携砂不好而造成的电测遇阻问题 3 降低钻井液的泥饼摩阻系数 有效地预防卡套铣筒事故 针对侧斜井上部取套易卡的现象 我们在钻井液中引入了高效的极压润滑剂RH 3 在钻井液加量达到0 3 时 钻井液的泥饼摩阻系数能够由原来的0 2降到0 15以下 有效地预防了因钻井液泥饼摩阻系数大而引起的粘吸卡套铣筒事故 1 影响侧斜井固井质量的因素 1 井位分散 无法进行整体区块泄压 使得纵向压力剖面上多压力层系之间层间矛盾更加突出 固井质量不易保证 侧斜井大多是多年的套损井 而且多在异常高压力区块 固井施工难度非常大 4 侧斜井固井工艺技术 2 侧斜井修井周期长 井径扩大率大 替速不易保证 另外欠压层泥饼厚 顶替效率不易保证 固井质量受到很大影响 2 提高侧斜井固井质量的措施 1 保证固井候凝时压稳油气层a 加强钻关工作 合理设计固井洗井液密度 首先强化钻关工作 及早与采油厂联系进行侧斜井周围邻井钻关工作 尽可能地完成泄压 保证修井施工的顺利进行 其次广泛收集资料 合理确定修井液密度 第三跟踪完井电测资料 根据完井电测数据修正固井时的洗井液密度 确保压稳的需要 b 应用DSK系列添加剂 它具有改变水泥浆流变性 控制失水 抗窜早强 候凝时微膨胀等性能 因此能够提高水泥环的抗窜能力 c 油层段全部使用粘砂套管 确保第一界面的胶结质量 提高水泥环的抗窜能力 d 应用水泥面控制工具 一是能准确控制水泥返高 防止套管损坏 二是能缩短水泥浆段长 降低候凝时水泥浆段的压力损失 确保压稳 三是适当多注一些水泥浆 通过水泥面控制工具将多余的水泥浆顶替到100 300米井段 防止固井后管外喷冒 2 提高顶替效率a 加强生产组织 缩短建井周期 这样可以减少油层浸泡时间 降低井径扩大率 为提高固井质量奠定良好基础 b 加强修井液管理 改善修井液性能 保证全井修井液性能良好 c 保证套管居中 我们在封固段每根套管间隔下旋流扶正器和单弧大直径扶正器 确保套管居中和顶替效果 d 实现紊流顶替 紊流顶替速度一般选择替速为1 5m s 根据计算此时的顶替排量应为2 58m3 min 由于目前BJ固井车顶替排量只有2 0m3 min左右 所以固井施工时使用两台BJ车同时顶替 确保替速 提高顶替效率 二 修井工艺技术 一 中深部取换套工艺技术 二 侧斜修井工艺技术 三 套管整形与加固工艺技术 四 小通径套损井打通道工艺技术 五 解卡打捞工艺技术 六 电泵井解卡打捞工艺技术 七 水泥浆封固永久报废技术 套管整形与加固工艺技术是修复套管变形井 错断井的一项综合技术措施 分为整形和加固两个技术系列 目的是使套管变形部位尽可能恢复原径向尺寸 并采用专用的加固管材对整形后部位进行加固防止再次变形套损 套管整形与加固工艺技术 1 整形技术整形是用机械方法或化学方法对套管变形 错断的部位进行冲击挤胀 高能气体扩胀复位修复 使变形部位或错断部位套管得以恢复原径向尺寸和通径 整形的方法有机械整形和爆炸整形两种方法 1 机械式整形技术原理 利用钻柱及配重钻铤传递动力 使冲胀整形工具 旋转碾压整形工具 旋转震击冲胀整形工具等产生上下往复式 旋转震击挤胀式动作 对变形或错断部位的套管作功 当整形工具做功足以克服或大于地应力对套管的挤压力和套管本身的弹性应力时 变形部位的套管则逐渐被冲胀 碾压 敲击而恢复径向尺寸 从而完成对变形或错断部位的套管整形修复 机械整形又包括挤压冲胀整形和锥铣整形等方法 专用工具 机械整形工具有梨形 楔型 长锥面 辊子整形器 工作面从 40 166mm 并已形成系列 适应41 2 5 51 2 53 4 65 8 套管整形的需要 原理 爆炸整形技术又称燃爆整形 适用于机械整形无法实现整形的套损井 该方法是将适量的炸药药柱送到井内预整形复位 扩径 井段 利用炸药爆炸后产生的高温 高压气体及强大的冲击波通过套管内的介质 修井液 水或油水混合液等 作用在套损部位套管内表面上时产生的径向向外压力波 使套损井段的套管向外扩张 从而实现整形复位 2 爆炸整形技术 专用工具 燃爆整形工具有整形弹和起爆工具 形成爆速4800m s 5200m s 5800m s 6400m s 7200m s 外径 30 35 40 45 50mm系列整形弹及配套起爆工具 达到的技术水平 变形 错断通径大于 65mm 能允许炸药药柱及其装药工具通过的套损井均可实施爆炸整形 整形后套管内径恢复到原径向尺寸的95 以上 便于实施加固 对整形复位后的套损部位实施加固既可以保证一定尺寸的工具有下井通道 又能防止损坏状况的继续恶化 加固分密封加固和不密封加固 密封加固有液压密封加固和长井段液压密封加固两项技术 不密封加固常用丢手加固技术 一般对套损的水井和非油层部位套损的油井采用密封加固技术 2 加固技术 1 丢手加固 加固用钢衬管上部为丢手悬挂装置 与完井管柱连接或用专门投送管柱连接 下到整形复位或扩径复位井段后 即加固管中部与复位井段中部对正 误差一般不超过0 2m 后管柱内憋压或投专用钢球 使悬挂装置卡瓦张开 紧紧卡在套管内壁 同时丢手接头在压力作用下脱开 然后上提管柱或起出专门投送管柱 加固钢衬管则留在需加固的井段中 加固即完成 2 液压密封加固 原理 液压挤胀密封加固技术就是利用液压传压原理把地面泵车提供的压力传递给动力工具 压力通过工具内的导压孔作用于活塞上 活塞向上运动 缸体相对向下运动 产生两个大小相等 方向相反的力 推动补贴部位工作 将加固管两端的胀体挤贴到套管完好处 达到密封加固的目的 工具的结构 引鞋 下胀头 下胀体 连接拉杆 114加固管 上胀体 上胀头 多级液压缸达到的技术水平 1 适用于破损井段长度小于10米的套损井加固 2 适用于加固端点套管圆度好的井 加固后内通径 100mm 密封承压15Mpa 3 适用于活性错断井 3 长井段液压密封加固原理 长井段液压密封加固器采用上 下分体加固器结构 中间可以根据实际井况连接10 100m的加固管 这种结构可实现10m以上长井段的密封加固 加固时 将密封加固器总成用管柱送到预加固井段 地面打压 液体通过上 下加固器中心管的进液孔分别进入各自液缸 使液缸移动 推动锥体楔入并胀开卡瓦 锚定在套管上 继续加压 压缩铅环 使其填满套管与加固器的环形空间 实现密封加固 然后投球 进行上加固器的丢手 接着下入下加固器专用打捞管柱 实现下加固器丢手 长井段液压密封加固原理图 达到的技术水平 1 对于打开通道的多点套损井一次加固长度可达10 100m 2 密封加固后内通径为 100mm 悬挂力400 800KN 密封承压15MPa 3 可与K344 95小直径分采分注管柱配套 实现分采分注 二 修井工艺技术 一 中深部取换套工艺技术 二 侧斜修井工艺技术 三 套管整形与加固工艺技术 四 小通径套损井打通道工艺技术 五 解卡打捞工艺技术 六 电泵井解卡打捞工艺技术 七 水泥浆封固永久报废技术 小通径错断井一般指通径小于 70mm的错断井 由于这类井通径小 断口横向位移量大 纵向上存在一定的断距 易返吐破碎岩块 断口含有落物等原因 打通道施工难度大 小通径套损井打通道技术是实施其它修井措施的基础 共有三种方法 一是机械顿击整形打通道 二是爆炸打通道 三是机械锥铣打通道 小通径套损井打通道工艺技术 原理 机械顿击整形打通道技术是小通径套损井打通道最初应用的技术 它使用的工具是利用锥形整形器和梨形胀管器的工作原理 靠改进整形器的结构和几何尺寸来实现的 1 机械顿击整形打通道 适用条件 非坍塌型套管错断井 错断通径在 73 90mm之间井 管柱结构 73mm反扣钻杆 特制钻杆接箍 锥形整形器 顿击整形管柱结构示意图 顿击整形 原理 爆炸打通道技术是在机械顿击整形打通道受到钻具尺寸限制的条件下研究的一项打通道方法 它是利用整形弹燃爆释放的化学能为能量 使通道向外扩张 达到扩径目的 爆炸打通道技术关键是确定合理的炸药爆速 药量及实用的引爆方式 炸药爆速的稳定性 炸药的抗水 耐温 耐压等性能是该技术的关键 2 爆炸打通道 适用条件 非坍塌 非活动型套管错断井 错断通径在 60 90mm之间的井 专用工具 已形成爆速分别为4800m s 5200m s 5800m s 6400m s 7200m s 直径分别为 20 25 30 35 40 45 50mm等规格的专用扩径弹及配套工具 管柱结构 73mm钻柱 控制器 安全短节 定位器 整形弹 爆炸打通道原理及管柱结构示意图 原理 机械锥铣打通道是利用铣锥外缘硬质合金铣磨断口处突出的套管 使断口处通径扩大 实现扩径目的 这种打通道方法对坍塌型错断井 活性错断井都有效 适用条件 断口处无落物的套管错断井 错断通径在 50 90mm之间的井 3 机械锥铣打通道技术 管柱结构 73mm反扣钻杆 领眼铣锥专用工具 主要的专用工具有直领眼铣锥和弯领眼铣锥 机械锥铣打通道管柱结构示意图 直领眼铣锥打通道 弯领眼铣锥打通道 目前通径小于 70mm的错断井打通道成功率45 9 打开的通道内径大于 120mm 并采用 118mm 8m通径规能顺利通过 满足落物打捞 无落物报废 密封加固 取换套示踪等修井工艺对通道的要求 4 达到的技术水平 机械顿击法工作量大 整形次数多 效率低 燃爆法处理活动型错断井易折弹 坍塌型错断井燃爆后常无通道 锥铣打通道相对其它两种打通道方法具有很大的优越性 在具备磨铣条件下 它完全可以替代另外两种方法 它是目前适用范围广 应用数量多 效益好的小通径打通道方法 目前 正在开展水力切割打通道 聚能射流打通道等新方法的研究 以进一步提高 50mm以下小通径错断井打通道的成功率 二 修井工艺技术 一 中深部取换套工艺技术 二 侧斜修井工艺技术 三 套管整形与加固工艺技术 四 小通径套损井打通道工艺技术 五 解卡打捞工艺技术 六 电泵井解卡打捞工艺技术 七 水泥浆封固永久报废技术 解卡打捞是大修施工的一项基本手段 几乎每口大修井都要采用该技术进行落物打捞 解卡打捞主要是解决井下生产管柱由于各种原因被卡阻在井内而不能正常生产的问题 包括解卡和打捞两方面技术内容 解卡打捞工艺技术 解卡技术指解除井内原井管柱或其它管柱的卡阻状态而采取的技术手段 它是一项技术含量较高的综合性修井技术 在大修井施工过程中应用较普遍 解卡方法有以下几种 1 解卡技术 1 活动解卡 活动解卡即在原井管柱许用拉力负荷下 反复提拉下放 使卡点处产生疲劳破坏 达到解卡 2 切割解卡 切割方法主要有以下几种 a 聚能切割法 聚能切割弹是以炸药为能量来源 引爆后产生径向射流切割油管 b 化学喷射切割法 化学喷射切割是将腐蚀性极强的化学药液和催化剂在高压下由喷射头喷射到管壁上 迅速腐蚀管壁 从而达到切割的目的 c 机械切割法 机械切割是利用机械式割刀切割被卡管柱 3 爆炸松扣法 上提管柱以一定负荷 并施以反向扭矩 然后引爆爆炸杆 产生的高压突然作用于预松扣的螺纹 使螺纹间的摩擦和自锁性消除或减小 达到爆炸松扣的目的 是取出卡点以上管柱的倒扣法之一 4 机械倒扣法 机械倒扣的作法是 用理论公式或经验公式预算卡点深度 然后选择倒扣中和点 上提管柱一定负荷 中和点以上管柱在井内介质中的重力 以20 30r min的转数倒扣 也可使用倒扣器倒扣 直至倒开 5 震击解卡法 在被卡管柱卡点以上管柱全部取出后又经大力上下活动管柱而仍无明显作用时 可对被卡的落鱼进行震击解卡 包括向上震击和向下震击 6 钻磨铣套解卡 钻磨铣套是在以上解卡无效或无明显作用后常采取的方法 是在取出卡点以上管柱后 采用各种钻头 铣鞋 套铣头等工具硬性对被卡落鱼进行破坏或半破坏性处理 打捞是针对不同的井下落物 采用相应的打捞工具 将落物捞出的工艺方法 打捞施工 往往根据不同的落物情况 采取相应的工艺措施 一般情况下 将落物划分为管类 杆类 绳类和小件类 针对不同的落物 打捞工具的选用原则见下表 2 打捞技术 常见落物种类及配套打捞工具统计表 目前 解卡打捞技术比较配套 对于套管完好井施工成功率很高 但对于严重错断井 落鱼与断口基本齐平的井以及 50mm以下小通径错断井 由于打通道技术还不过关 打捞措施无法实施 部分井最终只能终止施工或有落物报废 因此解卡打捞的成功率将随着打通道技术的不断发展而进一步提高