冀東油田膨脹管補貼技術研究

1、冀東油hi液壓膨脹管補貼技術研究張昊i、劉宇飛2（1.中國石油冀東油m分公司鉆采工藝研究院，2.中國石油冀東油m分公司機械公司） 摘要：針對岀砂斜井的液壓膨脹管補貼技術難題,冀東油m鉆采院技術人員通過對膨脹管補 貼失敗的井進行分析，杳找原因，并進一步對影響膨脹管補貼的各種因素進行了分析，然后 針對這些不利因索研究解決辦法，根據(jù)研究結(jié)果對膨脹管補貼技術和補貼工具進行了一些列 的改進，解決了這些影響膨脹管補貼技術成功實施的問題，并在g308-4井現(xiàn)場應用獲得成 功。膨脹管補貼可采用用液壓和機械兩種方式進行脹管，目前由于液 壓膨脹管補貼技術難度小而在國內(nèi)普遍得到應用。液壓膨脹管補貼技 術就是將補貼管

2、下到指定套損段，然后采用液壓打壓和上提管柱相結(jié) 合的方法，使補貼管與脹頭之間產(chǎn)生相對移動，從而使補貼管被脹頭 脹大，并利用硫化在補貼管外的膠皮懸掛在套管內(nèi)，起到密封和加固 的作用。它是修復套損井的重要手段之一。截止2010年9月，冀東油田共有346 口井發(fā)生過套損，套損井比例占總井數(shù)的16.9%。其中部分套損井必須應用膨脹管補貼技術才 能修復。液壓膨脹管補貼技術主要有密封和加固兩項用途。對于油水 井破損處漏失嚴重，水泥擠封大量漏失或擠封后容易套變，或髙壓水 層處擠不進水泥的井，可以用膨脹管補貼密封。對丁套管腐蝕嚴重或 修套后套管強度低易套變的井可以用膨脹補貼管進行加固。1影響膨脹管補貼技術成功

3、實施的主要因素冀東油田從2006年開始開展膨脹管補貼技術研究與應用，2006 年2009年冀東油田先后實施4 口井膨脹管補貼試驗，均未取得成 功，我們對失敗的4 口井進行了仔細的分析，找出各種失敗的原因， 并對各種影響補貼的因素進行了思考。1.1補貼失敗井失敗原因分析表1補貼失敗井失敗原因分析序井號施工時 間施工簡述主要原因原因 歸納1g63-82006 年3月2006年3刀用膨脹管補貼封套 管破損處的水層，下補貼管 8. 50m(23072315. 5m),打壓 58mpa壓力突降為0,套管返水, 起出發(fā)現(xiàn)有0.25米脹開，下絲 堵被打掉。油管內(nèi)的鐵銹等雜 物在脹頭和補貼管 z間堆積，造成脹

4、 頭相對于補貼管移 動時摩擦阻力増 大，脹管困難。2m23-52007 年10月2007年10月下補貼管8.7m (1642.51651 加)封層，打 壓45mpa,脹管成功，但后序化 堵后發(fā)現(xiàn)補貼管變形，最小通 徑小于90mm,修復困難，補貼 失敗。m23-5井是因為井 斜，在下入過程屮 磨壞補貼管密封膠 皮，化堵后套變。3m32008 年12月2008年12月下補貼管70m (1221 1291m),泵車打壓 4548fpa,脹頭上行2. 6m后 高壓軟管破裂停工，停等18小 時后，換70mpa高壓軟管再次 膨脹施工,啟動泵壓55mpa,膨 脹約8m左右后，補貼管連接絲 扣拔斷，拉桿與膨脹

5、管環(huán)形空 間被砂泥充填，充填長度約3m。m3井是因為高壓 軟管意外爆裂。等 換高壓軟管過程屮 由于出砂嚴重，地 層砂進入補貼管與 套管環(huán)空以及脹頭 與補貼管之間，造 成膨脹頭上行困 難,補貼失敗。、壓管量 出砂高軟質(zhì)斧4m17-32009 年12月2009年12月下補貼管 14. 18m (2042 2056. 18m),水 泥車打壓45mpa,管柱上行0. 5m 后停止上行；繼續(xù)打壓至52 mpa,管柱上行約0.58m后，泵 車壓力突然落零，井口返泥漿。因為密封膠皮被刮 掉，造成脹管困難， 壓力過高，并最終 導致發(fā)射室密封失 效，套管返泥漿， 補貼失敗。膠皮 脫落通過對4 口井失敗原因的認真

6、分析，我們得出結(jié)論：因為這4 口井施工過程中使用的補貼技術不能滿足冀東油田出砂斜井的實際井況，導致補貼失敗。要想在冀東油田進行膨脹管補貼，必須對膨脹管 補貼技術進行一系列的改進，以滿足冀東油田井斜大、出砂嚴重的實際情況。研究適合冀東油山出砂斜井的膨脹管補貼技術是在冀東油山推 廣膨脹管補貼技術的關鍵。主要是要在補貼過程屮防止出砂，同時要 減小斜井屮的脹管阻力。另外，斜井修套致套管破損后更容易刮磨補 貼管密封膠皮，所以必須解決補貼過程中密封膠皮被刮掉或磨損造成 脹管困難或補貼后不密封的問題。1.2影響膨脹管補貼施工的各種因索分析我們對影響膨脹管補貼施工的各種因素進行了分析。見表1。 表1：彩響膨脹

7、管補貼施丄的因素及應對措施表序 號風卩僉因素風險應對措施1岀砂出砂造成地層砂進入補貼管與套 管環(huán)空或補貼管與脹頭之間，造成 脹不動。擠封、固砂。2井筒井斜井斜大造成脹頭所受合力與套管 軸線不一致，造成脹頭偏擺，脹管 阻力增大。阿基米德螺線脹頭。3套管縮頸當縮徑點脹頭外徑+2倍補貼管壁 厚大于縮徑點套管內(nèi)徑時脹管困 難。通井、測多臂井徑、補貼管 接箍避開套管縮徑段。4套管破損切密封 膠皮脫落的膠皮堆積環(huán)空造成脹頭上 行阻力增大，或膠皮脫落造成補貼 后不密封。補貼管膠皮硫化鐵環(huán)防刮 磨，并硫化牢固。l施工管柱密封失效或斷裂更換管柱時間過長，造成累計出砂 量大，脹管困難。施工前管柱試壓合格，并用 鉆

8、桿替代油管施工。6管柱內(nèi)外表面有 鐵銹等雜物雜物進入脹頭與補貼管之間造成脹 管困難施工前油管或鉆桿內(nèi)外淸 洗、清理干凈。7修井機、泵設備損壞設備維修停等時間反，地層出砂機 會增多，造成脹管困難。檢修設備合格，不允許帶病 作業(yè)。8地面高壓管 線地面高壓管線中 途漏、不上壓維修停等時間長，地層出砂機會增 多，造成脹管困難。地面管線試壓合格，備高壓 軟管、彎頭、油壬各1套。9安全施工過程中，地面 高壓管線爆裂傷 人處理安全爭故停等時間長，地層出 砂機會增多，造成脹管困難。無關人員遠離現(xiàn)場，操作人 員做好防護2膨脹管補貼技術改進根據(jù)影響膨脹管補貼各種因素分析的結(jié)果，我們對膨脹管補貼技 術和補貼工具進行

9、了一系列重要改進。2. 1膨脹管補貼工藝措施改進(1) 備用一套高壓軟管、彎頭、油壬，在出現(xiàn)意外吋，可以及吋 更換，以免停等時間過長。(2) 124. 26mm內(nèi)徑的5?2套管要采用120長銃柱打通道，以最 大程度消除套管縮頸，保證套管內(nèi)徑，避免補貼過程中出現(xiàn)補貼管接 箍與套管出現(xiàn)鋼對鋼擠壓并導致阻力過大問題。(3) 采用擠水泥或抑砂劑抑制地層出砂，以免地層砂進入脹頭與 補貼管環(huán)空或補貼管與套管環(huán)空，造成脹頭脹管困難。(4) 采用24臂井徑成像測井，確保施工時補貼管接箍避開套管縮 徑段后方可進行補貼，以免脹頭卡死。(5) 采用鉆桿代替加厚油管打壓脹管，這樣補貼中途一旦管柱 岀現(xiàn)問題泄壓，可以上

10、提管柱脹管。2?/8in的g級新鉆桿與27/8in加厚新油管打壓脹管之間最大上 提力比較如下：例如：5少2套管的2000m套損處用鉆桿進行補貼施工，脹頭外徑 為105mm, 27/8in的g級新鉆桿管體屈服強度1335kn,允許上提 1200kn,力的計算如下:鉆桿自重為：2000x15. 5kg/m=303.8kn,則用鉆桿上提脹頭時脹 頭所受到的最大凈上提力為：1200-303. 8=896. 2kn。該井如用2-7/8in 加厚油管膨脹管補貼，補貼時打壓50mpa,同時最大可上提400kn脹 管，則脹頭受到的最人的向上的推力為：(1052-622) x nr x50x 10v4-2000

11、 x9.5x9.8x1 (t+400二495. 8kn。從數(shù)值上看，用鉆桿直接上提脹頭產(chǎn)生的拉力大于用加厚油管打 壓50mp&且同時上提400kn時的脹管合力，一旦補貼中途打不上壓， 如用油管施工可能無法正常施工，造成補貼失敗，如用鉆桿施工可以 采用提拉鉆桿的方法完成脹管施工，因此，膨脹管補貼采用鉆桿施工 比采用加厚油管施t更加可靠。2. 2膨脹管補貼工具改進(1) 脹頭外形市原來的橄欖形改為阿基米德螺線形，其特點是在 斜井條件下脹管上行過程中，即使發(fā)仝擺動吋，仍可保持基本尺寸不 變，因此可以減少脹頭上行的阻力。(2) 補貼管膠皮要求硫化牢固，并在補貼管密封膠皮兩端或下端 硫化鐵環(huán)，以

12、防止下井過程中補貼管密封膠皮磨壞或刮爛，造成膠皮 脫落，堆積在補貼管與套管環(huán)空，使得脹管困難；同時也防止脹管成 功后，因膠皮刮磨損壞而不能密封。3膨脹管補貼技術的成功應用3.1基本情況g308-4井是高詢堡油田高104-5區(qū)塊西南方向構造高部位的一 口油井，井口位于g7平臺，生產(chǎn)層段為nglo, 2000年4月30日完 井，該井2008年12月沖砂檢泵過程中井內(nèi)出石子，最大直徑50mm。 從2009年2月防砂檢泵后，至今供液不足，分析認為1746. 31750m 處破損出砂和石子后埋掉了 nglo生產(chǎn)層，造成供液不足。該井油套材質(zhì)為j55,內(nèi)徑124. 26mm,壁厚7. 72mmo3.2施工

13、工序3. 2. 1打撈井內(nèi)管柱、擠灰防止出砂上大修，起原井44nini防砂泵及附件，沖砂通井，打撈出防砂管 柱，填砂至砂面1834m,擠灰封1746. 31750mm附近破損段（防止 出砂），鉆塞至砂面。3. 2. 2打通道下120銃錐修套至1775m、然后下118x8ni通井規(guī)通井并測多臂 井徑。通井發(fā)現(xiàn)118x8m通井規(guī)在17461756m段有遇阻顯示，加壓2 噸通過，起出通井規(guī)有多道深12mm的劃痕，后用長2. 4m的120銃 柱+120銃錐打通道保證補貼內(nèi)徑。3.2.3驗套下y211-114封隔器驗1740m以上套管和1759m以上套管，然后 下固定球座+y211-114封隔器+7m油

14、管短節(jié)+斷銷式泄油器+y111-114 封隔器驗17581765m套管。驗套發(fā)現(xiàn)1740m以上套管完好，17581765m套管完好，1759m 以上套管打壓8mpa, 3次，10分鐘壓降依次為2mpa、2. 3mpa、2. 8mpa 不合格。故判斷17401759m段套管漏，須對該段套管用膨脹管補貼 技術進行密封和加固，補貼段定為17361762m。3. 2. 4補貼施工下補貼管，連地面打壓與供水管線，連700型水泥車，打壓補貼。 補貼管26. im,補貼位置1736-1762. im,補貼啟動壓力35mpa,運 行壓力3238mpa,補貼運行時間32分鐘。補貼后打壓lompa, 15 分鐘壓

15、力不降，考慮到該井腐蝕較嚴重，故未試驗更高壓力。補貼過 程正常，膨脹管補貼施丁取得成功。3.2.5修口、磨底堵用銃錐對補貼管進行孔口倒角，下空心磨鞋磨掉底堵，然后下倒 角油管沖砂至人工井底。3. 3該井施工的經(jīng)驗教訓1）該井驗上、下部套管完好段時，先對油管試壓合格，但驗套過程 中仍然出現(xiàn)油管漏的問題，反復驗套多次發(fā)現(xiàn)從油管打壓不合格，而 從套管打壓驗套合格，證實油管漏，油管找漏花費較長時間，今后驗 套深度在1000m以下吋，驗套管柱改為固定球座+y211-114+油管短節(jié) +斷銷式泄油器+ y111-114 +油管至井口，坐封后，先對油管試壓合 格，然后再投棒砸開泄油器進行打壓驗套。本井后來采取這種方法驗 套并取得成功。2）本井磨底堵時由于脹頭尼龍墊落井，造成磨銃時間過長。今后磨 底堵前如發(fā)現(xiàn)有脹頭密封件落井，要求磨銃和大排量反洗