液压变径滚压套管整形技术.pdf

一 86 一 石 油机械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 1 0年 第 3 8卷第 7期 ●经验集锦 液压变径滚压套 管整形技术 王维星 武瑞霞 李在训 闫建聚 孟爱鲁 1 ．中原油田分公 司采油一厂2 ．中原油 田分公 司天然气产销 总厂 摘要 针对套管变形井常规的爆炸整形及磨套铣修复技术存在的问题，开发 了液压变径滚压 套管整形技术。采用变径滚压技术对套管缓慢滚压 ，滚珠与套管 内表面为滚动摩擦 ，可使套管内 壁形成一个致密的增强层，增加 内表面的硬度 ，这样 整个套变修复过程不但不会损坏套管，反而 会保护套管，增强套管强度。2 0 0 8年 以来 ，液压变径套管整形器现场应用 1 3口井，修复 1 2口， 工艺成功率 9 2 ． 3 ％，且以小修作业代替 了大修作业。现场施工操作方便 、快捷 、安全 ，节约修套 大修 费用 8 0 ％ 以上 。 关键词 套管变形 变径滚压 套管整形 0 引 言 文 中油 田于 1 9 7 9年投入开发 ，一些老井服役 期 已长达近 3 0 a ，受井深、高温、高压 、高矿化度 等多种因素的影响，油水井套管变形损坏严重。据 2 0 0 8年 1月资料 统计 ，文 中油 田共有 套损 井 9 2 口，占油田总井数 的 1 5 ． 6 ％，严重 影响 了油 田的 正 常开 发 。 目前套管变形井的修复主要有爆炸整形和机械 整形2类技术⋯ 。用爆炸整形技术 ，其用药量很难 准确把握 ，变形处的套管往往伴有壁厚不均 ，爆炸 的无方向性使得不可避免地对套管造成极大的破坏 2 0 0 5年试验应用 2口井均未成功 。机械整形技 术 中的梨形器扩胀技术 、套管磨套铣技术和偏心辊 子整形技术等普遍存 在损伤套管 ，牺牲 套管壁厚 度 ，很容易重新变形 、错 断，而且施工 卡钻 风险 大，施工周期长 ，费用高 ，修 复后使用 寿命 短等 问题。 鉴于此 ，2 0 0 7年中原油 田分公 司采油一厂与 濮阳市中江机械 电子有限公 司合作开发了一种液压 变径滚压套管整形技术 ，采用变径滚压技术对套管 内壁进行滚压 ，可将套管彻底恢复到原有 的通径 。 这样不但不会损坏套管 ，反 而会增强套管 的强度， 为套变井的修复探索了一条新路 ，具有广阔的推广 应用前景。 1 技术分析 1 ． 1 结构 液压变径滚压套管整形器主要由锚定系统、增 压液缸和滚动胀头等组成 ，其结构如图 1 所示 。 罹 图 1 液压 变径滚压套管整形 器结构示意图 I ． 2工作原 理 首先将液压变径滚压套管整形器与推力液缸 、 行程卸压系统和锚定系统在地面连接好 ，用管柱送 到井 内预定位置 ，在地面用高压泵车 向管柱 内加 压 ，地面液压力经增压液缸增压后，作用在液压变 径滚压整形器上，通过变径胀压头将轴 向推力转化 成径 向扩张力 ，并向外扩张，推动滚珠对套管内壁 进行滚压 ，将套管内壁滚压回圆形状态，使变形套 管达到塑性变形 ，套管扩径 。套管整形过程如图 2 所示 。 在完成 1 次加压膨胀后 ，地面泵卸压，变径胀 头收缩 ，滚珠收 回，下放管柱 ，再重复上述过程 ， 直到工具完全通过变形段为止。 该技术 中的变径胀管器 已获 国家实用新型专利 ，专利号 Z L 2 0 0 7 2 0 0 7 5 1 2 2 ． 2 。 2 0 1 0年第 3 8卷第 7期 王维星等 液压 变径滚压套 管整形技 术 一 8 7一 一 图 2整 形 过 程 示 意 图 1 ． 3 主要技术参数 外径 1 0 4、1 0 8 、1 1 2 、1 1 4 、1 1 6和 1 1 8 mm。 1 ． 4 工 艺特 点 1 整形胀头具有 复位功 能 ，可避 免整形 过 程中卡钻 ，可实现长距离连续整形 。 2 地面实现增压 、卸压 ，现场操作方便。 3 常规的修套工艺需要 配套 6 5 0型修井机 、 井下工具等特种大型设备 ，进行大修磨套铣打通道 施工 ，以牺牲套管壁厚来换取套管通径 。采用液压 变径滚压套管整形技术只需配套小修架子 、水泥车 等常规设备就能完成 ，而且弥补了套管磨铣整形削 弱强度的不足。 2 现场 应用 2 0 0 8～2 0 0 9年 ，液压 变径滚压套 管整形器 现 场应用 1 3口井 ，成功 1 2口，工艺成功率 9 2 ． 3 ％； 平均整形深度范 围 2 1 6 4～2 3 1 8 m，最深为 3 2 8 0 m 文 1 2 9 ，套管钢级最 高为 P 1 1 01 0 ． 5 4 1 T i m， 整形套管变形最严重的为文 2 0 9 5井 ，最小通径 只有 9 1 l i l m，平均单井整形施工时间为 3 d 。 文 1 51 1井于 2 0 0 9年 l 0月卡堵水作业 ，下 1 1 4 mm x 1 ． 7 m通铣规遇阻于 1 8 7 6 m， 1 1 4 l n lT l 铅模于 1 8 7 6 m打印为 1 0 5 mm。于是测 1 8臂井径 及电磁探伤 ，检测结果显示套管在 1 8 7 6～1 8 7 9 m 处弯曲变形 ，因变形井段较短 ，决定 由小修作业配 合液压整 形 ，以满 足下一 步堵水施T 要求。先 下 l 0 0 m m x 1 ． 7 i n通径规检验变形段能否通过 ，再 下套管刮削器，对变形套管上部进行刮削清除套管 内壁的锈垢等杂物。确保整形工具在油管卸压后能 将滚珠 收回，不发生卡阻。根据以上情况确定所下 整形 工 具 的 外 径。2 0 0 9年 1 0月 1 5 一 l 8 日，下 1 1 2 mm1 ． 2 m 整形 器 于 1 8 7 4 m 遇 阻 ，加 压 5 0 ～ 9 0 k N，对油管加压 1 5～2 6 MP a ，整形至 1 8 8 1 m后放空下探至 2 1 0 0 m，顺利进行了卡封 封隔 器深 2 0 5 6 m堵水作 ， 措施 前 日产液 1 8 ． 5 t ， 日产油 0，含水质量分数 1 0 0 ％ ；目前 日产液 2 7 t ， 、 日产油 2 t ，含水质量分数 9 2 ． 5 ％ ，日增油 2 t ，含 水质量分数下降了 7 ． 5 ％ 。 文 1 2 9井于 2 0 0 5 年 7月用 l 1 4 mi l l 铅模于2 8 7 0 ．8 m打印证实缩径为 1 0 8 1 x l m， 其油套组合为P l l 0 x 1 0 ． 5 4 I T l m X 9 ． 3 6 m P1 1 0 X 9 ． 1 7 1T i m X 2 0 5 I l l N8 0 9 ． 1 7 mm x 2 5 7 7 ． 8 3 m P1 1 0 9． 1 7 mm 3 0 9 3 ． 2 3P 1 1 01 0 ． 5 4 m m 3 5 0 2 m，本次作业 目 的为重 炮卡 封压 裂 s 3中 9 3 3 7 1 ． 6～3 4 1 2 ． 4 ， 1 0 0 m m x 2 m通铣规于 2 9 1 3 I l l 遇阻，2 0 0 8年 3月 下 1 1 4 m m x 2 ． 6 9 m 整 形 工具 于 2 6 4 4 m 遇阻 ，一 直打压整形至 3 3 5 0 m，最高泵压 2 8 M P a ，整形后 1 1 2 m m x 1 ． 8 m通径 规顺利通过卡封点 3 3 3 0 i n ， 卡封压裂后 ，初期 日产液 1 1 ． 3 t ，日产油 4 ． 2 t ，含 水质量分数 6 3 ． 2 ％，目前已累计增油 6 3 1 t 。 3 结 论 1 常规的修套 技术需配套 大修施工 ，应用 液压整形新技术只需配套小修作业 ，以小修代替 了 大修作业 ，节省大修费用 8 0 ％ 以上 ，为套管变形 井经济快速地修复探索 了一条新路 。 2 与常规的大修磨 套铣 、扩 铣修套技术 相 比，液压变径滚压套管整形技术施工时间短 、费用 低 、成功率高 ，具有广阔的推广应用前景。 3 常规 的大修磨套铣 、扩铣修 套技术牺牲 了套管的厚度 ，削弱 了套管的强度。采用变径滚压 技术 ，对套管缓慢滚压 ，滚珠 与套管 内表面为滚动 摩擦 ，使套管内壁形成一个致密的增强层 ，增加内 表面的硬度 ，使整个套变修复过程不但不会损坏套 管 ，反而会保护套管增强套管强度 。 参考文献 [ 1 ] 刘长松，张强德 ．油水井套管损坏防治技术 [ c] ∥刘一江 ．中原油田采油新技术文集 ．北京石油 工业 出版社 ，2 0 0 06 57 1 ． 第一作者 简介 王维 星 ，高 级工 程师 ，生 于 1 9 6 8年 ， 2 0 0 2年毕业于西南石油学院油气田开发_丁程专业，获硕士 学位 ，现从事采 油工程技术研究工作 。地址 4 5 7 1 7 1 河南 省濮 阳县 。电话 0 3 9 3 4 8 5 2 4 9 5 。Em a w w x 1 9 6 8 9 2 4 s o hu ． c o m 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 3 0 本 文编辑刘锋