套管修复(2010大赛)
(一)、套管整形技术
整形方法分:机械整形和爆炸整形
1.机械整形
机械整形:利用钻具传递动力,使整形工具产 生诸如旋转、下击、震击、碾压等动作,对套 管变形或错断部位做功。使其恢复或接近原套 管内的套管修复技术。
1.机械式整形
1)冲击胀管整形工具:梨形胀管器
工作原理:上提钻具一定高度, 然后快速下放,利用钻具本身 的重量或下击器施加的冲击力 迫使工具的锥形头部楔入变形 或错断套管部位进行挤胀,以 恢复其内通径要求尺寸的目的。 管柱结构自下而上为: 梨形胀管器+配重钻铤+钻杆
一、套管损坏的判断及验证方法
当发现上述某些现象后,说明套管可能已经损坏, 必须进一步证实套管损坏的具体位臵、损坏程度及类 型,方法如下: 1、通井确定套管变形、错断的深度; 2、打铅印确定套管变形深度与套管变形程度、套管 错断深度及错断位移的大小; 3、井径测井测出变形程度及变形井段长度; 4、井下电视测井观看套管破裂形状、大小、深度; 5、封隔器找漏确定套管破裂的大概井段。
3.套管外衬管补贴加固
浅层部位套管发生损坏,可以在套管外部 套下一层直径大一些的套管,将损坏部位覆盖 住。然后在两层套管之间挤注水泥固井。 这种方法的优点是施工后套管内径不改变 又能承受高压。缺点是施工成本较高。
4. 波纹管补贴
采用的是一种壁厚为3mm的波纹管下至预定 位臵后,用一个叫胀头的工具从波纹管的下方 拉向上方,将波纹管拉平胀开,牢牢补贴在穿 孔位臵。波纹管外涂有一层环氧树脂,使波纹 管与套管密封。
④液压缸
液压缸是套管补贴的 重要工具,其结构分上液 缸、下液缸、止动环和两 组活塞、活塞拉杆等.
④液压缸
工作原理是将管柱中传递过来 的液体压力,转换成为活 塞拉杆的上提拉力,带动 拉杆下部的刚、弹二级胀 头进行补贴。液压缸上、 下两组活塞产生的力同时 作用在活塞拉杆上。该液 压缸在35MPa的水力压力下, 活塞拉杆能产生4.1×105N 的拉力,活塞拉杆的作用 行程为1.5m,可以满足施 工需要。
波纹管补贴工具—水力锚
③水力锚
结构主要由锚体、锚爪和弹簧片组成,
③水力锚
工作原理是从管柱内打入高压液体。 作用在水力锚上,迫使锚爪扩张 伸出锚体,紧紧咬在套管内壁上, 为整个补贴工具和补贴波纹管定 位,保证套管补贴部位的准确。 与此同时,补贴工具在工作时产 生一部分作用力,也通过水力锚 分散到套管上。工作结束时,由 于管柱内不再打入高压液体,没 有压力作用,则锚爪自行收回。
井下电视现场采集的图片
套管腐蚀穿孔
套管弯曲
套管变形
套管结垢缩径
套管破损
套管裂缝、出水
二、套管损坏的类型
按损坏的程度和性质可以划分为三种类型: 套管变形:由于压力变化,使套管内外压力失去平 衡,并超过套管抗压强度时,套管就可能在一处或 多处发生缩颈、挤扁或弯曲等变形损坏。
缩颈
弯曲
套管损坏实物图片
四、套管损坏的危害
1.使生产管柱不能正常下入。
2.损坏部位大量出水出砂。
3.使生产管柱被卡。
Байду номын сангаас4.增产措施无法实施。
5.造成套管外井喷。
6.使油水井报废。
五、套管损坏的修理方法
(一)、套管整形技术 (二)、套管补贴加固技术 (三)、取换套管工艺技术
(一)、套管整形技术
套管整形与加固工艺技术就是针对套管 变形、轻微错断井而发展完善起来的一项综 合修复工艺技术。 套管整形,是指用机械方法或化学方法对套 管变形部位、错断部位进行复位修复,使其 内径恢复或接近原套管内径的修井技术。
1)冲击胀管整形
使用方法及要求: (1)套管变形井段深度、变形尺寸、形状等应清楚、 准确。 (2)首次整形应选用大于变形尺寸2mm的胀管器。 (3)胀管器冲击、挤胀变形井段无夹持力或很小后, 更换下一级胀管器。 (4)冲胀力不够时,应增加开式下击器,增加钻铤 根数来增大钻柱质量,不应提高冲胀距离和下放速度。 (5)同一级的整形工具未能有效通过,更换小一级 差的工具整形。 (6)一般情况下不得越级差选用工具。
止动环
①滑阀 结构主要由中心管、扶正器和阀套所组成, 作用原理是工作时,滑阀的上端接连管柱,下端连接补 贴工具其它部件。扶正器的弹簧片与套管内壁紧贴在 一起,由于套管壁摩擦力的作用.在上提管柱或下放 管柱时,滑阀分别处于关闭或打开状态。这样,便起 到了切断和连通油、套管环形空间的作用。
②震击器 套管补贴工艺中所应用的震击器属下击器。 工作原理是将其连接在水力锚的上端,当卸压后水 力锚因某种原因不能收回时,利用它震击解卡, 从而,保证管柱及工具在卸压后能上下活动。
当发现以下现象时,可以初步判断套管可能已损坏: 1、正常下钻时在某一位臵遇阻; 2、长期在井内生产的油管上提时遇卡; 3、油井作业过程中,洗井返出水泥块、泥浆; 4、正常作业过程中,突然大量漏失压井液; 5、正常作业过程中,井内液面突然上升或有液体不断溢出; 6、注水井突然泵压下降,注入量增加,而目的层无效果; 7、油井正常生产过程中,突然有大量地层水、泥浆产出; 8、油井正常生产过程中突然不出油; 9、井口周围地面有油、气、水冒出; 10、套管试压压力下降快或打不起压。
1.挤水泥封固:对于套管穿孔和通径无变化的套 管破裂,可采用对破裂部位挤水泥浆封固的方式。 挤水泥的目的是在套管外形成新的水泥环。这种 修复方法的优点是施工简便,成本费用低。缺点 是浅层不适用,地层越浅,越难承受高压。
2.套管内衬管补贴加固
将组装好的补贴管和专用补贴工具用油管送到预定井 深位臵,定位校深后,用水泥车从油管内打压,启动动力 坐封工具,使工具活塞向上运动,缸体相对向下运动,产 生两个大小相等,方向相反的力。向下的力通过坐封套作 用于上锥体,向上的力通过拉杆、丢手机构作用于下锥套, 将补贴管上、下两端的金属锚锚爪胀开,咬紧在套管内壁 上,同时两端的软金属密封材料受挤压变形,密封了补贴 管外两端的环形空间,达到了加固密封的目的。当水泥车 压力升到20~25MPa时,丢手机构启动,补贴工具与补接工 具脱离。提出补贴加固工具,补贴管固定在补贴位臵,补 贴完成。 该技术不仅适用于套管整形修复后的补贴加固,还适用 于套管腐蚀穿孔、破裂、螺纹漏失的修复,以及高含水、 高含硫、误射孔段的封堵等。
速度及下放高度的增加所产生瞬时冲击力很大,胀管器虽可强行 通过,但套管被挤胀后钢材本身的弹性恢复力将使胀管器通过的 尺寸缩小,造成卡钻。
1.机械整形
2)旋转碾压法
工具:偏心辊子整形器和三锥辊整形器
2)旋转碾压法
原理:利用钻具传递转盘扭转动力,带动旋 转碾压整形工具转动,在一定的钻压下,旋 转对变形部位的套管不断的连续碾压、挤胀, 使其逐渐恢复到原径向尺寸。
各部件作用与工作原理是,工作时刚性胀头先起 作用,它将具有八个梅花瓣状的波纹管胀成喇叭 口形。然后,弹性胀头锥入已成喇叭状的波纹管 内,依靠八瓣球状工作面挤压波纹管,使它充分 胀圆,紧紧贴在套管内壁上。
2.作用原理:补贴工具系列经组装后与
波汶管一同下至预计深度,在液压作用 下,双液缸将液体的压力变成机械上提 力,带动液缸下部的活塞拉杆上行,而 活塞拉杆下部接有刚性、弹性胀头一同 上行。刚性胀头上部呈锥状,初步将波 纹管胀开,为弹性胀头进入波纹管创造
1)冲击胀管整形
注意事项: ⑴使用胀管器时,应选用不同尺寸逐级加大外径,但不 可加大过多。每次胀管器通过后, 下一次工具外径加 大1~3mm。 ⑵有些胀管器带有螺纹槽,在上提下放的活动中螺纹很 容易被卸开,因此工具下井时一定要切实上紧。 ⑶使用梨形胀管器对套管整形时,要根据套管变形情况, 慢加压,轻顿,通过多次顿击通过变形位臵。多次胀不 开时,切忌高速下放冲胀,加压猛顿,强行通过。由于
二、套管损坏的类型 套管破裂:由于种种原因造成套管壁上产
生了孔洞或裂缝的现象。
裂缝
裂洞
螺旋开裂
应力开裂
套管损坏的几种形式
腐蚀
二、套管损坏的类型
套管错断:是指套管轴向发生断裂,而在其径 向上又发生了位移的双向变形叠加所造成的严 重套管损坏。
未移位
严重移位
套管损坏的一些类型
套管磨损
套管挤毁
三、套管损坏的原因
修井工程
套损井修复技术
套管的损坏变形直接影响油水井的正 常生产,甚至导致油水井停产、报废,随 着油田开采时间的延长,油水井套管变形 损坏日趋严重,因此套管损坏的修理工作 是油田开发过程中必须解决的一个重要问 题。 修理套管的工艺技术是井下作业,特 别是大修作业不可缺少的手段。
一、套管损坏的判断及验证方法
3. 磨铣扩径法
原理:通过使用铣锥磨铣,把凸出部分磨 掉,使通径扩大。这种方法有时需要其它 修复方法配合,如磨铣后挤水泥或下内衬 管等,以保证整修质量。 适用:套管缩径较严重或有一些错断情况。
(二)、套管补贴加固技术
套管补贴加固技术是与套管整形技术配套 的套管修复工艺技术。套管变形或错断井经过 整形后,只是内径尺寸得到了基本恢复。为了 使整形效果得以保持,尽量发挥修复后的功能, 还应对修复后的套管进行补贴加固。尤其是套 管错断或变形量较大,经过爆炸整形或磨铣扩 径后套管损坏严重的井段,必须进行补贴加固。 不整形则无法加固,而整形复位后不加固则易 发生再次变形、错断,且变形、错断的速度也 快。
5.井下作业对套管造成损坏。 ①多次的井下作业,尤其是酸化、压裂措施,不断使 套管胀缩、腐蚀,如反复加压、卸载、气举快速放压 等,也会造成套管损坏; ②修井作业中,套铣鞋、磨鞋在处理井下事故过程中 也会对套管造成不同程度的损坏; ③误射孔、重复射孔造成的套管损坏; ④在试油施工中,抽汲掏空深度大于允许深度,使套 管发生变形; ⑤封隔器坐封侧向冲击力造成的套管破裂; ⑥ 遇硬卡大力上提管柱也可能将套管胀坏。
1)补贴工具
滑阀
补贴工具连接顺序自 上而下为:滑阀、震 击器、水力锚、液缸、 止动环、加长杆、安 全接头、刚性胀头、 弹性胀头、导向头。