悬挂小套管修套工艺技术.doc

悬挂小套管修套
技术在临盘油田的应用

井 下 作 业 四 公 司
临 盘 作 业 大 队

目 录
前言
一、悬挂小套管修套技术原理
二、悬挂小套管修套技术的优势
三、关键技术
四、相关配套技术
五、悬挂小套管修套技术在临盘油田的应用
六、悬挂小套管修套技术应用的几点建议

前言
临盘油田属层状复杂小断块油田，断层多，储层类型复杂，加之开发过程中的出砂、腐蚀和高压注水等因素影响，油水井套损情况日益增多，严重影响了临盘油田的正常开发。从统计资料看： 临盘目前累计发现套损井600余口，待修复的套损井300余口，每年套损井以50-60口的速度增加。随着临盘油田后期的开发，为了提高单井产量和最终采收率，套损井的修复越来越显重要，而悬挂小套管修套工艺技术做为修复套损井的一个重要手段也越来越得到重视和利用。在近3年的套损井治理中，悬挂套管修套技术在临盘油田得到了长足发展，该工艺技术已逐渐成为我公司套损井治理的主要手段之一。
悬挂小套管修套工艺技术主要适用于套管破漏、腐蚀损坏严重，套损段长、点多，高压注水须加固井筒，以及原生产层位因射孔，常规方法已经无法调层等套损情况，在当今套损修复工艺中具有较高的应用价值。我们在进行套损井治理的过程中也进行了广泛的应用，随着生产和技术的发展，该工艺的各项关键技术也逐步得到了完善，使其施工成功率大大提高。
一、悬挂小套管修套技术原理
悬挂小套管修套工艺技术就是在原损坏套管内通过一定的手段悬挂一段小套管，然后在其环空固上油井水泥后重新射孔投产的套损修复方法。施工工序主要有：处理井筒、测井探伤确定下小套管深度、下套管窜、固井、钻塞完井。
二、悬挂小套管修套技术的优势
悬挂小套管修套技术工艺技术的特点：套损治理和防范兼顾，套损治理彻底，套损治理后有效期长、套损治理后长期生产成本低。与其它套损治理方式比较有以下优势：
1、极强的抵抗挤毁的能力
悬挂小套管二次固井所形成的井筒相当于双层组合套管,德国克劳塞尔(Clanstlhal)技术大学石油工程研究所对各种类型的双层组合套管进行了变形抗毁试验,得出如下结论：
a、双层组合套管的挤毁强度至少等于各层套管抗毁强度之和。
b、变形的外层套管对组合套管的挤毁强度影响不大，用经过预压变形的外层套管组成的双层组合套管，其挤毁强度没有显著的减少。
c、内外层套管偏心对组合套管挤毁强度无影响。
理论和实践表明，只要双层组合套管内外管尺寸及水泥品种选择适当，它具有极强的抵抗挤毁的能力，其挤毁强度至少等于各层套管强度之和，因此，在超高压、高蠕动的地层中应用双层组合套管可得到防止套管损坏的明显效果。
2、超强的封堵能力
水泥、化学封堵套损井的套破、漏点，封堵距离是从套损点到油层内几米范围，而小套管二次固井封堵段则由套损点向外延伸了几百米距离，大大增强了封堵效果及有效期。
三、 技术关键
悬挂小套管修套工艺技术是近几年刚刚兴起的一种治理套损井的有效方法，在临盘油田近3年的不断改进和完善，大大缩短了施工时间和提高了固井质量，取得了长足的进步，但是由于各个区块套损类型不同，其工艺方法也不尽相同。其技术关键主要有以下几项：
1、原井套管内打通道工艺技术
针对以往打通道工艺的弊端，我们结合自己的生产经验从工具选择、施工步骤、管柱组合、施工参数4个方面把关，有效的保证了打通道施工的安全、高效。
（1）修井工具的选择。引进和改进了多种类型、不同系列的高效铣鞋、铣棒、铣锥及其它组合工具，同时部分井采用爆炸整形相结合的方法。
（2）施工步骤。我们在以往处理套变的工艺上又增加了试钻和打印两道工序，以此来提高其施工的安全性。
（3）管柱组合。采用钻杆＋铣棒＋领眼铣锥的管柱组合来打通道，以此来提高后续施工中小套管的通过能力。
（4）施工参数。依据井况的不同选择合适的修井液和修井参数，以此来提高施工的时效性。
2、固井技术
（1）任意井段二次固井技术。利用盲鞋探底、同尺寸套管输送、正反扣连接、正转脱离的方式可满足任意井段固井要求，较以往封隔器悬挂方式更简单有效。
（2）小套管扶正技术。小套管串两头附近安装弹簧扶正器，中间部位根据破漏位置、井斜情况适当考虑。
（3）优化套管串设计。依据井况的不同可以选择复式小套管串，也可以选择不同尺寸的套管接箍来满足下小套管的要求。
（4）精确水泥浆稠化时间。根据施工井况的不同选择合适的稠化时间，但是时间不宜过长，以降低破漏处漏失而发生窜槽的机率。
（5）若原井漏失段漏失严重，就必须先进行堵漏再进行固井施工。
（6）出砂的预防。首先选用优质泥桨压井，其次从处理完井筒到下小套管固井施工必须连续，以防止井内出砂造成的卡钻事故。
（7）固井失败的补救。由于种种原因造成一次固井失败后，若小套管两端试压不合格，可以分别再次挤水泥封堵，也就是扎好两头。
3、综合检测套管技术
根据不同井况、不同井段要求，选择不同的检测技术，主要采取超声波测井、井温测井、18臂井径仪、流量计找漏、封隔器验漏、打铅印、薄皮管验套中的一项或几项组合以达到检测的目的，并依据此结果选择合适的施工工艺。
四、相关配套技术
1、小套管内采油技术
这主要针对Φ139.7mm套管内悬挂Φ101.6或Φ88.9小套管的。要采用特殊的管、杆、泵组合，确保生产的需要。
（1）油管的优选。在4in套管内径Φ88.3mm的条件下,考虑与液面恢复法测试技术相容,选择23/8in平式油管,接箍外径Φ73mm，内径Φ50.3mm,丝扣抗拉负荷20.8t,满足了1500m井深强度要求.另外,由于光杆不能下入23/8in平式油管内,在上部下入一根27/8in平式油管,接箍外径由Φ89.5mm车削成Φ85mm.如果下泵深度要求大于1500m,可考虑用27/8in平式油管(接箍外径Φ85mm)与23/8in平式油管组合,能满足井深1800m强度要求.
（2）抽油杆的优选。受油管内径限制，应采用φ19mm+φ16mmH级抽油杆组合，但我公司没有φ19mm、φ16mmH级抽油杆，因生产急需，经研究决定，采用了φ22mm+φ19mmD级抽油杆组合，其中，φ22mm抽油杆外径由φ46mm车削成φ43mm，能满足井深1500m强度要求。
（3）抽油泵的改造。为满足抽油需要，改进了φ38mm、φ44mm管式泵，使固定凡尔总成、卸油器、筛管、丝堵接箍外径由φ89.5mm缩小到φ73mm，以适应内径φ88.3mm小井眼抽油，即能满足抽油需要，又可与环空测试技术相容。
小管、杆、泵的使用基本上满足了4in套管内采油举升的需要。
2、小套管内打捞作业技术
因受小套管内径限制，常规钻具和打捞工具无法下入小套管内，所以我们引进了Φ50mm的小钻杆来进行施工，还配套了小捞矛、小捞筒、小铅模、小磨鞋、小螺杆钻等一系列的工具，满足了小套管内打捞作业的技术要求。
3、小套管内射孔技术
实际施工经验说明，63无枪身弹、68增效弹能够达到穿透两层套管建立油流通道的能力。
我们还积极联系厂家并会同采油厂工艺技术人员共同解决了小套管内注采技术、小套管内防砂技术、小套管内压裂技术等难题，全面的完善了小套管井的相关工艺配套技术。
五、 悬挂小套管修套技术在临盘油田的应用
2003年6月，我们在夏70-08井首次实施了悬挂小套管修套工艺措施，考虑到新旧套管的环空间隙及固井质量，采用了51/2in套管下入4in套管的方式。截止05年11月30日，临盘油田共完成该工艺措施29口，固井施工成功率100%，修复好28口套损井井筒，目前已恢复24口油水井注采，其中，油井14口、水井9口。初期日增油76.1吨、日增注306方，目前累计增油6755.3吨、增注5.63万方,具体见表一。
2003-2004年是现场试验阶段，共实施了7口套损井，1口油井，6口水井。2005年是工艺技术完善成熟阶段，1-11月共实施22口套损井，19口油井，3口水井。
表一、临盘油田03-05年悬挂小套管二次固井措施统计表
序号
井号
井别
施工时间
投产日期
小套悬挂方式
措施前情况
措施后效果
备注
初期日油/目前累油(T)
初期日注/目前累注(方)
1
XI70-08
油
03.05-03.10
03.11.12
下部
套漏高含水
5/2992

第1口小套管井
2
S13-7
水
03.12-04.02
04.02.10
上部
套损长关井

30/14855

3
S8-71
水
04.03-04.05
04.05.10
上部
套损长关井

4/1987

4
S13-18
水
04.05-04.06
04.10.19
全井
套损长关井

10/2818

5
S13-13
水
04.09-04.10
04.11.04
全井
套损长关井

35/10120

6
S13-20
水
04.10-04.11
04.12.04
全井
套损长关井

30/7827

7
S8-74
水
04.12-05.01
05.02.07
全井
套损长关井

40/9314

8
P2-278
油
05.03-05.04
05.06.27
全井
套损长关井
7.3/602.9
先期防砂投产
9
XI53-102C
油
05.04-05.05
05.09.04
下部
套漏高含水
5.6/401.1

10
L50-2
水
05.04-05.05
05.06.04
全井
套损长关井

50/6451
压裂防砂投产
11
XI53-X28
油
05.04-05.05
05.07.01
下部
套漏高含水
4.5/352.7

12
L45-29
油
05.03-05.07
05.07.19
全井
套损长关井
5/442.1
措施前多次挤灰无效
13
L104-X6
油
05.06-05.08
05.08.13
下部
套漏高含水
7.2/690.9
刚投产
14
SC48
油
05.03-05.05

中部
套漏高含水
侧钻段冲砂卡
15
XI53-X5
油
05.06-05.08
05.08.14
下部
套漏高含水
全水
地质认识层待作业上返
16
XI53-23
油
05.08
05.10.10
下部
套漏高含水
22.3/743.4

自喷生产
17
XI53-X42
油
05.08-05.09
05.09.24
下部
套漏高含水
全水
怀疑上部套管漏,待作业找漏
18
XI32-23
油
05.09
05.10.09
全井
套漏高含水
2.3/74.7

19
XI53-3
油
05.05-05.09
05.10.01
下部
套漏高含水
4.9/278.1

20
L7-3
水
05.09
05.10.16
全井
套损长关井

33/1290

21
L63-7
油
05.08-05.09

全井
套损长关井
供液不足,怀疑地层污染,目前压裂防砂施工
22
P2-X333
油
05.08-05.09
05.10.04
全井
套损长关井
2.7/129.7

23
P1-29
水
05.10
05.11.05
全井
补贴段失效

64/1635

24
XI52-109
油
05.09-05.10
05.11.21
下部
套漏高含水
6.8/44.3

25
P2-219
油
05.10
05.11.13
全井
套漏高含水
2.5/13.4

合计
油井16口、水井9口
76.1/6755.3
306/56300

典型井分析：
1、套破井临45-29的治理
临45-29井为大芦家沙二下注水井，2003年12月套破停注封井，2005年2月根据生产需要决定上返转油,地质方案要求挤灰封堵套损井段1095-1116米,生产沙二上，井段2860.8-2923米， 15.2米/7层。因套损段为高压大段水层，给挤灰带来难度，经4次挤灰失败后，研究决定对该井实施了悬挂小套管修套工艺技术，从井口悬挂至1500米，措施一次成功，试压合格。因生产层能量低、供液差，要求Ф44泵下深1800米深抽，给小套管采油举升带来难题，经过精心分析研究，优化设计出了该井下泵工艺管柱方案：
杆柱设计
一级杆
二级杆
三级杆
加重杆
(4级)
Φ25/410 
Φ22/480 
Φ19/910 

管柱设计
Φ62/500+Φ51/1300m+Φ44泵组+Φ51尾管
要求：Φ62油管用85mm小节箍，Φ25mm杆配小节箍，Φ22杆全部使用42mm小节箍。 
方案实施后，该井一次开井成功。初期日液4.4吨，全油，目前已累计增油440吨。
2、套漏井临104-X6的治理及补救措施
2005年5月作业发现该井套管在1171.13米套破缩径，冲砂时返灰浆及地层砂，井温测井资料显示1150-1180m、2280-2330m套管为主要漏失段，其它段套管也有严重腐蚀显示，针对该井套管损坏情况，决定1000-2410m（井底）下小套管二次固井，在固井施工后，探会面为1918米，灰柱高490米，井筒试压不合格，固井施工失败。分析认为是回压阀关闭不严导致环空内水泥浆倒流所致，通过计算，油层上界已有200-300米固井段，不影响采油，1150-1180m段又暴露出来，及时采取了上挤下磨措施，实施了大排量挤灰措施，2寸高效螺杆钻钻塞至2410米后，全井筒试压合格，历时13天成功补救固井施工，投产后该井一直稳产在日油7吨左右，含水由措施前82%降至55%。该井施工过程总结出二次固井中的异常情况有三种补救方式：①污水顶替出水泥浆，大排量正循环洗井，适用于固井施工压力不高、微漏井；②倒扣起出正反倒扣接头上部套管，采取重新挤灰封堵、钻塞至底的措施，适用于固井压力高、下部小套管二次固井的情况；③关闭固井水泥头，带压候凝，倒扣打捞上部小套管。适用于回压阀损坏的情况。
六、悬挂小套管修套技术应用的几点建议
悬挂小套管修套工艺技术是一种治理套损井的有效方法，由于受小内径的限制，以往一些常规工具和一些成熟工艺与之不配套，给后期采油管理和油水井措施作业带来困难，2005年我们在小套管井工具工艺配套技术上做了大量工作，虽摸索出了一些经验做法和技术方法，但与小套管配套系列技术及管理方法还存在诸多问题，主要有以下几点：
1、扩径、打通道成功是该工艺技术实施的前提，目前临盘油田还有一定数量的油水井因没有通径无法实施各种治理方法而关井，因此应加大扩径、打通道等关键工艺的研究力度，不断完善悬挂小套管修套工艺技术，使其成为老油区挖潜增效的重要手段。
2、小套管内采油管杆钢材强度应提高。为加大抗拉安全系数减少管杆断脱事故，在小套管内抽油杆应采用Ф19+Ф16mmH级杆组合，油管应采用Ф60.3mmJ55外加厚油管或Ф60.3mmN80油管。
3、应完善小套管内作业使用的相适应规格的各类工具，以能满足在小套内实施各种注采措施、打捞工艺。作业施工中，应严把作业质量关，严防井下掉落物，杜绝不合格的井下管柱下井和违规操作。
4、实施井口悬挂小套管固井的油水井，要加强生产过程中的管理，防止管卡或管柱落井事故，将使打捞工作复杂化，建议水井检管期1年，油井检泵期为普通井平均检泵期的2/3。
5、小套管内分层注采工艺技术的研究。随着油田区块精细化开采程度的提高，油水井分层开采必不可少，与88.3mm内径的套管相配套的各类分层注采工具还不成熟，需进一步完善。
总之，随着套损井治理的增多，我们在生产实际中要多总结、积累经验才能不断的完善和改进悬挂小套管修套工艺技术，使它能够更广泛、更好的服务于油田的生产建设。