大慶油田大修技術(shù)

大慶油田根據(jù)不同時期各種類型套損井修復的需要，有針對性的開發(fā)應(yīng)用了八項大修工藝技術(shù)，大致可以分為三個階段：經(jīng)過這三個階段的發(fā)展，修井工藝技術(shù)水平和修井能力得到了大幅度的提高一是80-86年，以解卡打撈工藝為代表的維護型修井時期；

二是86-94年，以淺部取套、整形加固工藝為代表的治理型修井時期；

三是94年以后，以深部取套、密封加固、側(cè)斜工藝為代表的綜合型修井時期

經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，大慶油田形成了以取換套、密封加固、側(cè)斜修井為代表的八項修井工藝，修井技術(shù)水平和修井能力都得到了大幅度的提高，為大慶油田的可持續(xù)發(fā)展做出了積極貢獻。以下簡要介紹具有代表性的八項工藝技術(shù)情況：一、目前成熟的修井技術(shù)1、51/2＂套損井深部取換套工藝技術(shù)一、目前成熟的修井技術(shù)該技術(shù)適用于1000米以內(nèi)、通徑在Φ60mm以上及部分通徑≤Φ60mm，帶有管外封隔器、扶正器的套損井的修復。修復后的油水井內(nèi)徑恢復率100%，密封試壓15Mpa，能夠滿足各種分采、分注措施的要求，施工工藝成功率在90%以上。該技術(shù)主要用于套損部位在900m以下、徹底報廢原井射孔層位的套損井，能夠修復取套無法修復，而整形加固技術(shù)無法滿足生產(chǎn)開發(fā)需要的套損井，施工成功率達到95.7％。一、目前成熟的修井技術(shù)2、

51/2＂套損井側(cè)斜工藝技術(shù)該技術(shù)密封加固通徑從φ100mm發(fā)展到φ108mm（或φ110mm），密封承壓15Mpa，施工工藝成功率100%。3、大通徑密封加固技術(shù)目前應(yīng)用的報廢技術(shù)主要是水泥封固永久報廢工藝技術(shù)，適用于嚴重損壞需補鉆更新井或應(yīng)用其它大修工藝無法修復而需作報廢處理的套損井。在全井通道打開，井內(nèi)無落物的情況下，報廢效果可以滿足地質(zhì)報廢要求。一、目前成熟的修井技術(shù)

4、套損井報廢工藝技術(shù)解卡打撈是修井施工的一項基本手段，包括解卡和打撈兩方面技術(shù)內(nèi)容。解卡方法有活動解卡、聚能切割法解卡、化學噴射切割法解卡、機械切割法、爆炸松扣法、震擊解卡法、鉆磨銑套解卡。一般情況下將井下落物劃分為管類、桿類、繩類和小件類四類落物。打撈是針對不同的井下落物，采用相應(yīng)的打撈工具和工藝措施，將落物撈出。一、目前成熟的修井技術(shù)

5、解卡打撈工藝技術(shù)小通徑錯斷井一般指通徑小于φ70mm的錯斷井。經(jīng)過幾年的攻關(guān)，該技術(shù)從通徑φ70mm以上套損井打通道技術(shù)發(fā)展到了現(xiàn)在的通徑φ30mm—φ70mm套損井打通道技術(shù)，對于通徑在φ30mm以下套損井打通道技術(shù)也在探索中。一、目前成熟的修井技術(shù)6、小通徑錯斷井打通道工藝技術(shù)該項技術(shù)主要解決電泵機組卡和電纜堆積卡的解卡打撈問題。由于電潛泵井多數(shù)是51/2″套管，套管內(nèi)徑為φ124mm左右，電潛泵機組外徑通常在φ114—115mm左右，而電泵機組內(nèi)配件結(jié)構(gòu)復雜，同時電纜堆積在井內(nèi)，解卡打撈難度極大。為解決電泵打撈難題，大慶油田研究應(yīng)用了高強度薄壁機泵打撈筒、活齒外鉤、測試卡點、爆炸切割油管等先進工具和處理技術(shù)，基本可以完整的撈出電泵機組，成功率較高。一、目前成熟的修井技術(shù)7、電泵井解卡打撈工藝技術(shù)該技術(shù)研制了新型無固相低傷害壓井液和簡易防噴器、解卡打撈工具，設(shè)計了解卡打撈管柱結(jié)構(gòu)，并且研制的氣井取換套技術(shù)和丟手插入式密封完井管柱可以修復套管漏失。成功解決了氣井解卡打撈及漏失修復方面的修井技術(shù)難題，能對井下工藝管柱斷脫、卡阻以及套管腐蝕穿孔漏氣、斷脫類型的故障氣井進行有效修復，滿足安全高效施工的需要。一、目前成熟的修井技術(shù)8、氣井解卡打撈及漏失修復技術(shù)

經(jīng)過多年技術(shù)研究和攻關(guān)，大慶油田修井工藝技術(shù)水平和修井能力得到了大幅度的提高。但隨著油田開發(fā)的深入，套損井況及地下狀況日趨復雜，取套及側(cè)斜井口安全控制問題日漸突出，小通徑套損井、吐砂吐巖塊井、多點套損井、井內(nèi)落物無法撈出井、魚頂與錯斷口同步套損井及大段彎曲井越來越多。目前，這幾類井已占總施工井數(shù)的50%以上，雖然近幾年對該類井加大了攻關(guān)力度，取得了一定的進展，但還需進行深入的研究。二、目前修井技術(shù)存在的問題1、在小通徑套損井打通道技術(shù)上，通徑在φ30mm以下的套損井每年大約有50-80口井，打通道成功率非常低（成功率約在25%左右）。2、在吐砂吐巖塊井綜合治理上，隨著油田開采時間的延長，吐巖塊套損井井數(shù)量在逐年增多，每年必須施工處理的約在10口井以上，并且有逐年增加趨勢。目前國外該類井比較少見，主要采取水泥封固技術(shù)，實施不完全報廢。國內(nèi)各油田對油層部位出砂的防治技術(shù)比較多，對吐巖塊井的處理與國外相似，基本上也采取水泥封固手段進行處理。二、目前修井技術(shù)存在的問題3、在套損井有落物報廢技術(shù)上，大慶油田每年有落物報廢的套損井60口左右，大約占報廢井總數(shù)的40%。有落物報廢井一直沿用無落物報廢井的報廢方法進行報廢施工，無法保證報廢效果。二、目前修井技術(shù)存在的問題4、在魚頂與錯斷口同步套損井打通道技術(shù)上，大慶油田每年處理原始魚頂與錯斷口同步套損井約有10口井左右，目前對于魚頂與錯斷口同步套損井主要采用頓擊管柱將落物頓擊到錯斷口以下，然后利用小通徑套損井打通道技術(shù)進行施工。然而同步落物可以被頓擊到錯斷口以下的套損井數(shù)僅占該類套損井總井數(shù)的20%左右。對于無法將同步落物頓擊到錯斷口以下的套損井采用磨銑方法進行施工，其成功率不到25%。二、目前修井技術(shù)存在的問題5、在大段彎曲及活動性錯斷井修復技術(shù)上，目前大慶油田每年處理大段彎曲井在20口以上，主要采取取套或爆炸整形技術(shù)進行修復，但修復的成功率很低。二、目前修井技術(shù)存在的問題6、在取套井魚頂丟失處理方面，因為在修井取套過程中，有時會因一些意外原因而導致魚頂丟失。如果套管魚頂丟失而不能成功找回無法修復，不僅使此井無法恢復生產(chǎn)，即使報廢也會因無進液通道而難以達到報廢目的。自從取套工藝實施以來，魚頂丟失就時有發(fā)生，幾乎每年都有此種事故出現(xiàn)。尤其是2004年因魚頂丟失而終止施工井已達4口，嚴重影響了取套井的成功率。7、在套損井套損點落魚探視技術(shù)方面，目前大慶油田仍以鉛模檢測套管損壞情況為主，以井徑儀檢測套變通徑為輔。采用打鉛模的方法來判斷井下情況及斷口形狀有一定的缺陷，一是不直觀，二是準確性差，三是經(jīng)驗偏差大，這主要是因為鉛模往往打不到井下最小通徑處。引進的超聲波彩色成像技術(shù)由于對井內(nèi)環(huán)境要求過高而很少應(yīng)用。二、目前修井技術(shù)存在的問題

大慶油田由于地層的快速沉積以及流體的運移、注水、注氣等原因，形成了長垣南部、西部及北部大范圍的淺氣區(qū)及異常高壓區(qū)。在這些區(qū)塊進行大修作業(yè)時如不采取井控措施，容易發(fā)生井噴事故。由于大修與鉆井相比，從設(shè)備到工藝都有很大不同，所以應(yīng)用于鉆井的井控技術(shù)不能完全適用于大修施工：三、修井技術(shù)研究情況（一）大修井井控技術(shù)研究一是原有井控設(shè)備尺寸與修井機不匹配；

二是原有井控設(shè)備只能密封一個環(huán)空，滿足不了取換套井密封多個環(huán)空的需要；

三是部分取換套井無表層，需要打表層才能安裝井控設(shè)備；

四是大修井點分散，區(qū)塊降壓難以實現(xiàn)。

為此，需要研究一套適用于大修施工的井控技術(shù)，滿足大修井安全施工需要。三、修井技術(shù)研究情況需補打表層的井，表層套管的下入：首先要保證不丟魚頭，而保證魚頭不丟的最好辦法就是在表層套管下入之前不取油層套管；其次要滿足井控承壓需要，如果沒有扶正措施油層套管在表層套管里是不居中的，在固表層時表層套管里的剩余水泥有可能將油層套管和表層套管固在一起，給下一步施工造成不必要的麻煩。為此確定以下方案：三、修井技術(shù)研究情況1、表層套管的封固方案套管串的設(shè)計是根據(jù)地層巖性、壓力剖面、操作安全系數(shù)、地層破裂安全系數(shù)、井涌容許系數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定的。地層巖性是決定表層套管下深的主要因素，表層套管一定要下到大段泥巖層上，確保足夠大的底角承壓值，這是確定表層下深的首要原則。因為只有大段泥巖層才能形成蓋層，阻止油氣運移；固井時才能使水泥返至地面，而不是漏失到地層中。三、修井技術(shù)研究情況1）表層套管下深確定

2）固表層方案固表層套管時，將油層套管用絲堵封死，用大小頭從表層套管和油層套管環(huán)形空間注入水泥，使水泥從地層與表層套管之間的環(huán)形空間返出，直至水泥返至地面。用清水替出表層套管與油層套管之間的部分剩余水泥漿，憋壓候凝24小時。三、修井技術(shù)研究情況

3）扶正接箍的設(shè)計方案對于補打表層的井，為了使油層套管居中，設(shè)計了扶正接箍，采用在表層套管柱的底部、中間和上端連接三個Ⅰ型扶正接箍的方法實現(xiàn)這一目的。三、修井技術(shù)研究情況扶正接箍扶正接箍設(shè)計成外徑為133/8〞，最小內(nèi)徑為Φ170mm，最大內(nèi)徑到最小內(nèi)徑以光滑的圓弧過度，保證在下表層套管使，不卡油層套管接箍。材質(zhì)選用鋁合金，便于下一步套銑作業(yè)結(jié)構(gòu)剖面圖如圖所示。2、取換套井防噴器的設(shè)計取換套用防噴器即要滿足工作壓力7MPa，又要既可封套85/8″（或75/8″）銑筒與表層套管的環(huán)形空間，又可封27/8″或5″鉆桿和51/2″套管與套銑筒之間的環(huán)形空間。同時還要有承重80t的能力，用以在切割打撈作業(yè)時懸吊套銑筒。由于修井機底船低，要求防噴器體積小，高度不超過1m。為了滿足上述要求，根據(jù)《大慶油田井控技術(shù)管理實施細則》進行了大修防噴器的設(shè)計。三、修井技術(shù)研究情況

防噴器總重量約為2t，通徑為Ф320mm，長×寬×高=2000×700×1000，由套銑筒承重防噴器、鉆桿防噴器二部分組成（如圖2所示）。承重防噴器配有85/8〞和75/8〞閘板，為方便更換閘板，不使液缸和液壓流道發(fā)生滲漏，在防噴器側(cè)面開口，裝卸閘板，通過更換閘板密封不同尺寸的套銑筒與表層套管之間的環(huán)空；鉆桿防噴器配有51/2〞、5〞、27/8〞閘板，通過更換閘板，密封不同尺寸的鉆具與套銑筒之間的環(huán)空。防噴器通過液壓控制臺控制，并有手動鎖緊機構(gòu)，以備長期關(guān)井使用，手動瑣緊機構(gòu)配有加長桿，以保證工人安全。三、修井技術(shù)研究情況大修防噴器結(jié)構(gòu)圖三、修井技術(shù)研究情況

截止目前，取套井井控技術(shù)已經(jīng)實驗了6口井，防噴器最大承壓14MPa，額定工作壓力7MPa，承重閘板最大承重80t，井控工藝符合率100%。防噴器技術(shù)指標：（1）防噴器額定密封壓力7MPa，殼體強度試驗14MPa；（2）防噴器下閘板承重80t；（3）防噴器總體高度不超過1m（4）防噴器為液動控制并配備手動鎖緊機構(gòu)。三、修井技術(shù)研究情況（二）有落物套損井報廢技術(shù)

大慶油田由于受目前修井工藝技術(shù)水平的限制，一部分小通徑錯斷井通道打不開，斷口以下落物無法全部撈出。據(jù)統(tǒng)計油田每年有該類井60口左右，約占年報廢井數(shù)的40%。為了油田的整體開發(fā)，以往對該類井采用常規(guī)的報廢方法進行報廢施工，但報廢效果無法保證。因此，針對有落物套損井開展報廢技術(shù)研究，使其接近無落物套損井的報廢水平，滿足地質(zhì)報廢要求及油田套損區(qū)綜合治理的需要。三、修井技術(shù)研究情況1、報廢管柱的研究研究設(shè)計了有落物套損井報廢丟手管柱，其結(jié)構(gòu)為：絲堵+高壓開關(guān)+單流閥+Y441—114封隔器+油管。其工作原理是，管柱下至變點以上1m左右，灌注清水并升壓至7MPa-10Mpa時穩(wěn)壓5min，封隔器坐封，繼續(xù)升壓至15MPa—20MPa時，高壓開關(guān)打開，壓力降至10 MPa，然后擠注堵劑，當擠注壓力達到20MPa時，泄壓，下放管柱剪斷連接銷釘，實現(xiàn)丟手，上提管柱1-2m循環(huán)頂替液，在丟手接頭上部預留10-20m灰塞，然后上提管柱10-20m反洗井，關(guān)井侯凝。三、修井技術(shù)研究情況2、報廢通道處理劑的研究針對可回收式封隔器管柱落物和無封隔器管柱落物環(huán)空堵塞雜物的種類和性質(zhì)，研究了報廢通道處理劑LZ103A體系和LZ103B體系。（1）報廢通道處理劑LZ103A體系研究堵塞報廢通道的物質(zhì)有蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)以及過去作業(yè)殘留的聚合物膠體等有機物，體系主劑采取粉末硝酸體系。處理劑配比為：

15%S-OIL+2%SPAN20+10%強氧化劑WO三、修井技術(shù)研究情況（2）報廢通道處理劑LZ103B體系研究針對堵塞報廢通道的物質(zhì)為水泥石殘留物、巖塊、泥漿殘留物、巖屑、石粉、鹽結(jié)晶物以及無機垢等無機堵塞物的情況，其主劑由強酸Q-H與鹽酸按一定摩爾比配制而成。由于這種混合液體的極強溶蝕作用，體系中加入一定量的緩蝕劑及鐵離子穩(wěn)定劑，保護作業(yè)管柱。處理劑配比為：三、修井技術(shù)研究情況

15%HCL+3%HF+6%-8%Q-H+7%SL-(NH2)3+

0.1%EDTA+1.5%HAC或NTA3、報廢堵劑的研究與篩選選擇流動性和滲透性好、凝固后具有微膨性、強度高的堵劑，就能提高有落物套損井的報廢效果。因為良好的流變性可以保證堵劑在低壓下擠入地層，微膨性可以保證凝固后不出現(xiàn)空隙。通過實驗確定的堵劑配方為：BBHS+5%稀釋劑（苯乙烯）+1.5‰固化劑（甲乙酮）。該體系具有很高的抗壓強度和膠結(jié)強度，具有良好的流動性能；凝固時間可調(diào)。三、修井技術(shù)研究情況4、報廢工藝研究（1）施工參數(shù)①報廢堵劑擠入量的確定：根據(jù)有落物套損井報廢的復雜情況確定，堵劑的擠注量大于封隔器以下井筒體積和0.5m深油層孔隙體積之合為合格。②報廢堵劑擠入壓力的確定：根據(jù)報廢管柱的性能、地面設(shè)備的能力、地層的破壓，確定擠注壓力為20MPa。三、修井技術(shù)研究情況（2）施工方法確定了兩種施工方法：①有落物報廢：試注→疏通通道→報廢→候凝→試壓②管外鉆孔封堵油層：就是在套管錯斷處開窗，并沿此窗口平行原井眼向下裸眼鉆進80-100m，在新鉆的井眼內(nèi)采用6向位、深穿透彈向原井眼射孔，證明與原井眼連通后，采用擠注法向原井眼內(nèi)擠注微膨水泥漿，來實現(xiàn)原井眼報廢。三、修井技術(shù)研究情況5、報廢效果檢測方法（1）報廢效果檢測方法為了能間接評價已報廢井眼與側(cè)斜井（或更新井）眼是否竄，確定應(yīng)用干擾試井技術(shù)檢測報廢效果。（2）干擾試井原理其原理是在正常生產(chǎn)的側(cè)斜井或更新井上確定激動層和反映層，用封隔器封隔開，然后通過套管對激動層注水，測試激動層和反映層的壓力變化情況，來間接評價已報廢井眼與側(cè)斜井（或更新井）眼是否竄。三、修井技術(shù)研究情況（3）干擾試井方法選擇測試井→了解生產(chǎn)狀況→起原井管柱→刮削→下試井管柱→驗封→連接測試管線→接通壓力計→測試壓力變化→起出試井管柱→下入完井管柱→測試資料解釋三、修井技術(shù)研究情況

到目前為止該技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用48口井，全部應(yīng)用了微膨水泥漿和報廢管柱進行報廢施工，其中根據(jù)井下落物種類和通道情況推廣應(yīng)用報廢通道處理劑6口。該技術(shù)達到報廢管柱及配套工具承壓30Mpa；油層封堵半徑理論達0.5m；堵劑在24小時、45℃條件下，抗壓強度>18MPa，凝固時間可調(diào)，膨脹率為0.062-0.082%；工藝一次成功率100%。（三）彎曲變形井及活性錯斷井修復技術(shù)研究

彎曲變形井是指套管變形后用犁形脹管器能整形通過，但φ118mm×5000mm通井規(guī)不能通過；活性錯斷井是指套管錯斷后用犁形脹管器能整形通過，犁形脹管器起出后（或上提遇卡），斷口恢復原狀，其它無引鞋工具無法下入。統(tǒng)計2004年井下施工的783口大修井中，彎曲變形井和活性錯斷井20口，占施工井數(shù)的2.6%。三、修井技術(shù)研究情況

針對彎曲變形井及活性錯斷井修復進行了以下幾方面的研究：1、斷口穩(wěn)定技術(shù)研究：判斷為活性斷口后，下入具有循環(huán)通道的鉆桿筆尖銑錐上下銼銑斷口，夾持力小于5KN后，插入斷口以下2m左右，循環(huán)抗水浸、微膨、早強封固劑。一部分封固劑進入斷口周圍，一部分上返至斷口以上井筒。上提管柱至斷口以上3m。反循環(huán)清水替出多余的水泥漿，關(guān)井候凝72h。這樣斷口周圍及井筒3m被封固，穩(wěn)定了活性斷口。段銑時，就不會留下活動的套管環(huán)提高段銑效率和成功率。三、修井技術(shù)研究情況2、段銑打通道技術(shù)研究：（1）段銑組合工具：研究設(shè)計的工具共有兩個：一個為切斷套管、管外水泥環(huán)和磨銑管內(nèi)水泥塞的工具，稱為擴徑斷銑工具，工具本體外徑φ118mm，底部為磨銑頭，四周有三翼切割磨銑片，隱藏在本體內(nèi)。下至段銑井段后，邊旋轉(zhuǎn)邊打壓，三翼切割磨銑片在壓力的作用下向外張開，割斷套管后繼續(xù)向外擴展，切割水泥環(huán)，直至達到φ160～165mm為止，然后下放，與磨銑頭一起向下切銑0.5m起出。三、修井技術(shù)研究情況三、修井技術(shù)研究情況另一個為磨銑套管、管外水泥環(huán)、管內(nèi)水泥塞工具，稱為擴徑磨銑工具，工具本體外徑φ118mm，底部由原來的四翼磨銑塊對稱分布改進為四翼切銑塊不對稱分布，工作狀態(tài)由原來的磨銑改進為切銑，由于四翼切銑塊不對稱分布，切銑時沒有盲區(qū)，消除了抗進現(xiàn)象，能提高磨速。下至段銑井段后，邊旋轉(zhuǎn)邊打壓，四翼不對稱切銑塊在壓力的作用下向外張開，直徑達到φ160～165mm，向下切銑6m—8m，把彎曲變形井段和活性斷口上下井段的套管、水泥環(huán)和水泥塞同時銑掉。通道擴大校直后，通井找到斷口然后撈出井內(nèi)落物。擴徑斷銑工具和擴徑磨銑工具三、修井技術(shù)研究情況（2）段銑管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計：段銑要達到裁彎取直和擴大通道的作用。如果段銑管柱順著彎曲井段段銑，只能擴大通道但達不到裁彎取直的作用，也無法找到下斷口。設(shè)計的段銑管柱為：φ76mm四方方鉆桿＋φ73mm鉆桿＋φ118mm螺旋扶正器＋φ89mm鉆鋌（2根）＋φ118mm螺旋扶正器＋φ89mm鉆鋌（1根）＋φ114mm段銑工具。該管柱具有強制扶正的作用，防止工具和管柱沿著彎曲井段段銑。三、修井技術(shù)研究情況（3）段銑工藝制定：①段銑點的確定：段銑起始點如果選擇在彎曲井段，則段銑工具會順著彎曲井段段銑，達不到裁彎取直的作用，找不到下斷口，也容易卡管柱。因此段銑起始點應(yīng)選擇在直井段。在彎曲點（錯斷口）以上2～3m處段銑。②鉆壓：段銑時鉆壓過大，一是工具會順著彎曲井段段銑；二是切削的鐵屑較厚不利于上返；三是損壞工具。根據(jù)以往的經(jīng)驗，鉆壓在5～15KN合適。三、修井技術(shù)研究情況③轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速較慢時，切削過長不利上返；轉(zhuǎn)速較快時，工具磨損嚴重。根據(jù)設(shè)備、井下工具和鐵屑情況轉(zhuǎn)速確定在80～120r/min。④排量：段銑切削的套管屑較大，如果泥漿上返速度低于銑屑下沉的速度，就會造成卡鉆事故。根據(jù)鐵屑幾何形狀、沉降速度確定排量為：

Q=20L/s=1.2m3/min三、修井技術(shù)研究情況（4）段銑液性能確定：由于段銑套管產(chǎn)生的鐵屑厚0.5mm、寬6.20～7.72mm、長40～90mm，與正常磨銑產(chǎn)生的鐵屑不同，常規(guī)的泥漿很難將其攜帶出來，因此確定段銑液應(yīng)具有高粘、高切、剪切稀釋性和觸變性，既有利于循環(huán)又能攜帶鐵屑。三、修井技術(shù)研究情況

3、膨脹管補貼管柱設(shè)計及水泥環(huán)修復技術(shù)研究：（1）可固井膨脹管管柱設(shè)計設(shè)計的可固井膨脹管管柱由雙級膠塞、膠塞座、上接頭、上扶正套、膨脹管、連接桿、扶正套、扶正器、脹頭、下閥座及密封圈組成。三、修井技術(shù)研究情況（2）可固井膨脹管施工工藝研究將膨脹管補貼管柱下入完好套管的預定位置后，正循環(huán)泥漿正常后，按設(shè)計量正循環(huán)水泥漿，投入雙級膠塞，泥漿頂替，當膠塞達到上接頭位置的膠塞座時，壓力升高，雙級膠塞內(nèi)的銷釘被剪斷，內(nèi)部埋藏的銅球繼續(xù)下行至下閥座的球座上，繼續(xù)升壓，在脹頭下端與下堵頭間形成高壓容腔，當高壓容腔內(nèi)的壓力達到一定值時，將驅(qū)動脹頭與下堵頭間產(chǎn)生軸向反向相對運動，下閥座及膨脹管柱運動受到制約,則脹頭沿軸向向上運動。三、修井技術(shù)研究情況三、修井技術(shù)研究情況在脹頭向上的運動過程中，脹頭的錐面將對可膨脹管內(nèi)徑（及外徑）進行膨脹；隨著脹頭的軸向運動，整個可膨脹管柱徑向均得到膨脹，當脹頭達到膨脹管柱上端并最終與管柱脫離后，脹管過程結(jié)束，井內(nèi)僅留下可膨脹管及由可鉆材料制成的下閥座，位于套損段上下兩端的可膨脹管密封段與原完好套管間形成了良好的密封及固定。而后正循環(huán)洗井洗出多余的水泥漿，侯凝48h后，起出補貼管柱，下入鉆頭或磨鞋等工具將下閥座鉆（磨）掉后即可恢復生產(chǎn)。（四）吐砂、吐巖石塊錯斷井治理方法的研究

目前大慶油田已落實待修的吐砂、吐巖塊井260余口，每年新增30口左右，占全年套損井總數(shù)的5%左右。且具有成片分布的特點，最具代表性的是薩南油田的南二、三區(qū)有50余口，杏北油田的杏三區(qū)有30余口，朝陽溝油田也有幾十口。三、修井技術(shù)研究情況這種吐砂、吐巖塊的套損井具有噴吐巖塊粒徑不規(guī)則、噴吐量大、噴吐速度快的特點，在現(xiàn)場施工中常沖不動，且伴有卡、頂鉆具等情況發(fā)生，對該類井既沒有有效的處理手段，也無法達到地質(zhì)報廢目的，被視為修井領(lǐng)域的禁區(qū)。該類井嚴重地影響著油田的開發(fā)效果，因此開展吐砂吐巖塊井綜合治理技術(shù)研究對提高大修井修復率、改善區(qū)塊開發(fā)效果有非常重要的意義。三、修井技術(shù)研究情況1、吐巖原因通過以往現(xiàn)場跟蹤及相關(guān)資料分析，吐砂井一是斷口帶巖層孔隙壓力高，構(gòu)成連續(xù)不斷的動力源，二是存在充足的噴吐物源，三是有與套管連通的窗口。1)動力源一是來自異常高壓區(qū)，當井自身處在高壓區(qū)時，壓力系統(tǒng)破壞后，壓力場出現(xiàn)不平衡，壓力釋放，產(chǎn)生動力能源，攜帶碎屑物進入井筒；二是井周圍有與該井連通性好的高壓注入井，鄰井注水壓力構(gòu)成吐砂井動力源。三、修井技術(shù)研究情況2)噴吐物源物源包括砂、巖屑和固井水泥塊等。噴吐碎屑物一是地層中礦物結(jié)構(gòu)所致，地層中有些礦物質(zhì)見水膨脹、分散，使巖石結(jié)構(gòu)遭到破壞，膠結(jié)降低，引起出砂出巖；二是注水，地層見水后，導致砂粒結(jié)合在一起的毛細管壓力降低，引起膠結(jié)物剪切破壞，導致出砂出巖；三是工作制度不當，如采油強度加大，在放大生產(chǎn)壓差情況下，地層骨架遭到破壞，造成出砂出巖。三、修井技術(shù)研究情況3)連通通道在構(gòu)造運動、注水開發(fā)和油水井作業(yè)中，使套管遭到破壞，導致套管錯斷或破裂，形成與井筒連通的窗口。2、工藝流程1)技術(shù)原理在高速流動的修井液作用下，利用專用碎巖沖砂鉆頭，破碎井筒內(nèi)大塊巖石；利用密封連續(xù)沖砂裝置（保證壓力連續(xù)和井筒可加壓性，確保地層相對穩(wěn)定）和特殊管柱結(jié)構(gòu)沖砂至斷口，并使碎屑物返出地面；利用超平衡壓井液壓穩(wěn)吐巖斷口；選用合適堵劑配方封固斷口周圍破碎空間和斷口。待斷口穩(wěn)定后，打開套損通道，并對井進行有效修復或報廢處理。三、修井技術(shù)研究情況3、技術(shù)措施1)降壓技術(shù)三、修井技術(shù)研究情況2)連續(xù)沖砂技術(shù)研究了二套沖砂裝置：第一套裝置用于連續(xù)沖銑井內(nèi)油層砂或顆粒較小的巖石井口裝置組成：連續(xù)沖砂井口密封裝置由密封井口、轉(zhuǎn)換閥和襯管三部分組成。區(qū)塊降壓是治理吐砂、吐巖井的前提條件，措施有三種：一是采用鄰井提前關(guān)井和控制注入量降壓；二是通過相鄰注水井開井排液降壓；三是通過施工井井口多次放泄降低地層壓力。2)工藝流程斷口以上鉆銑沖砂——斷口以上落物打撈——打印核實吐巖斷口通徑——封固斷口——磨銑井筒內(nèi)封固段——打通道——斷口下部沖砂打撈——通井——斷口修復——試壓——完井三、修井技術(shù)研究情況沖砂原理：當組合閥通過密封井口進入工作筒后，靠密封井口，工作筒和組合閥上L型密封環(huán)作用，使管柱和工作筒環(huán)形空間連續(xù)液流方向得到控制。利用單流凡爾不可逆原理，改變液流方向，并連續(xù)進入管柱內(nèi)腔，在管柱內(nèi)高液流作用下，帶動螺桿鉆具旋轉(zhuǎn)，并將動力提供給鉆頭，達到連續(xù)鉆銑沖砂目的。裝置結(jié)構(gòu)見圖管柱結(jié)構(gòu)：破巖鉆頭──螺桿鉆具──23/8″正扣鉆桿──沖砂閥──鉆具──沖砂閥連續(xù)沖砂裝置

三、修井技術(shù)研究情況第二套裝置用于沖銑井內(nèi)吐出的大塊巖石。裝置組成：由旋轉(zhuǎn)密封井口，一套沖砂閥和地面管匯組成。沖砂原理：利用沖砂閥雙重開關(guān)的原理，每個沖砂閥上面和側(cè)面各有一接口，當上口開始工作時側(cè)面入口關(guān)閉，當側(cè)口工作時，上口關(guān)閉。為了保證連續(xù)沖砂，地面配有一四通管匯和四條水龍帶，靠開關(guān)地面閥門完成不停泵沖銑。裝置如圖

管柱結(jié)構(gòu)：破巖鉆頭＋Φ62mm反扣鉆桿＋沖砂閥＋方鉆桿+密封閥三、修井技術(shù)研究情況連續(xù)沖砂裝置Ⅱ3)斷口穩(wěn)定技術(shù)①壓穩(wěn)技術(shù)沖砂至斷口后,采用高比重壓井液,平衡地層壓力達到壓穩(wěn)目的。利用γ=P/H，計算出平衡斷口處地層壓力所用泥漿比重,其中P為斷口處地層壓力，根據(jù)相鄰井測得壓力數(shù)據(jù)確定；H為斷口深度。為了達到壓穩(wěn)目的，選擇壓井液比重要比實際計算值大1.2-1.5倍，壓井液比重可通過加重來調(diào)整。②封固技術(shù)沖砂以后，對壓井液不能平衡的斷口，同時也為了防止斷口再次出砂，必須封堵斷口或?qū)嗫诟浇扑榭臻g封固。三、修井技術(shù)研究情況三、修井技術(shù)研究情況篩選堵劑配方：根據(jù)地層返砂快，巖質(zhì)不穩(wěn)定特點，篩選抗水浸、固化快、固化強度高，固化后容易處理的新型堵劑配方。初步確定的兩種堵劑為G級水泥和氰凝。當斷口處吸入量大于或等于0.2m3/min，選擇G級水泥配以適量添加劑封堵斷口；當斷口處吸入量小于0.2m3/min時，選擇氰凝封堵斷口。管柱結(jié)構(gòu)：應(yīng)用可以縮短套管內(nèi)封固段，防止堵劑回流的專用管柱結(jié)構(gòu)。初步確定管柱結(jié)構(gòu)為：絲堵+油管短節(jié)+定壓開關(guān)+封隔器+油管。施工參數(shù)：根據(jù)堵劑特性和封固方法確定施工參數(shù)。封固壓力：介于地層壓力和地層破裂壓力之間；封堵半徑：大于0.8m；候凝時間：24-27h之間。4、現(xiàn)場試驗吐砂吐巖塊綜合治理技術(shù)現(xiàn)場試驗16口井，達到治理目的井15口，其中修復5口，報廢10口。報廢的10口井有8口沖到人工井底，對射孔層進行了徹底報廢，2口井未沖到井底，對通道疏通后擠注報廢。終止的1口井是由于下斷口丟失無法繼續(xù)施工。三、修井技術(shù)研究情況（五）深層氣井套管外漏治理技術(shù)大慶油田2002年－2004年在射孔、試氣、壓裂、生產(chǎn)等過程中共出現(xiàn)故障氣井8口，隨著天然氣勘探開發(fā)力度的不斷加大，故障氣井將逐年增多。這些故障氣井如不及時修復，會影響天然氣的增儲上產(chǎn)，特別是套管腐蝕漏氣和斷脫的故障氣井會污染周邊環(huán)境，存在嚴重的火災隱患，威脅氣井、地面設(shè)備和人員的安全。三、修井技術(shù)研究情況一是施工危險性大，另外，由于井下套管腐蝕穿孔漏氣，承壓能力下降，在壓井過程中由于壓力較高，套管易斷脫導致井噴失控事故；二是氣層易受污染，對壓井液的性能、壓井方式和施工操作要求嚴格；三是壓井不易成功；四是解卡打撈困難；五是套損后考慮氣密封性，修井方法選擇難。由于氣與油（水）性質(zhì)上的差異以及井深、壓力高、井溫高、腐蝕性等特點，氣井修井不同于油水井，主要表現(xiàn)在：三、修井技術(shù)研究情況氣井修井過程中產(chǎn)生的儲層污染主要原因有兩點：一是壓井液選擇和使用不當；二是施工過程中氣層保護措施不當。該技術(shù)主要進行了以下方面的研究：1、防儲層污染技術(shù)三、修井技術(shù)研究情況（1）無固相壓井液研制膨潤土水基泥漿不適用于氣井壓井。為減輕對氣層的傷害，研制的無固相低傷害壓井液滿足氣井修井兩個方面的基本要求：一是保護油氣層的要求，主要解決固相堵塞油氣流通道和修井液改變巖石性質(zhì)兩個制約性問題；二是滿足修井壓井所必需的密度要求。研制的壓井液應(yīng)無固相、低失水、抑制性強、低傷害、抗氣侵、抗溫性能好等特性，對儲層有很好的保護作用，且壓井持續(xù)時間長。（2）施工過程中儲層保護技術(shù)研究在施工過程中，根據(jù)不同工序制定相應(yīng)儲層保護技術(shù)，提高儲層保護效果，避免施工過程中對儲層產(chǎn)生傷害或?qū)档偷阶畹?。三、修井技術(shù)研究情況（1）管內(nèi)防噴工具研制在控制環(huán)空的同時，對施工管柱管內(nèi)進行防噴控制，解決了管內(nèi)防噴問題。（2）施工中防噴技術(shù)措施研究為保證氣井修井安全生產(chǎn)，對從搬家到收尾所有施工工序制定了嚴密的防噴技術(shù)措施，做到防患于未然。2、安全防噴技術(shù)

三、修井技術(shù)研究情況（1）解卡打撈工藝研究氣井工藝管柱的斷脫與卡阻一般有三種情況：一是射孔試氣聯(lián)作管柱在射孔時由于射孔槍的嚴重變形而斷脫與卡阻；二是氣井壓裂時由于替擠量不夠、氣層返砂、工具損壞失效、掉小件落物而斷脫與卡阻；三是由于氣井中含有H2S和CO2并同時滲出地層水，對生產(chǎn)管柱造成嚴重腐蝕而斷脫卡阻。3、修復工藝三、修井技術(shù)研究情況A、解卡打撈工具研究由于腐蝕而造成井下管柱腐蝕脫落卡阻氣井比較復雜，油管嚴重腐蝕后，圓形狀的油管已成篩管狀，某些段位腐蝕后僅剩條狀的鐵皮，普通打撈工具不適應(yīng)，設(shè)計的解卡打撈工具具有兩個方面的功能：一是能進行套銑，清理環(huán)空的腐蝕油管體、沉積的鐵銹和泥漿并使落物進入收集筒內(nèi)；二是收集筒能堆集和撈獲腐蝕的油管皮子。三、修井技術(shù)研究情況B、解卡打撈管柱研究氣井解卡打撈時有三個特殊性：一是氣井易井噴，要求能隨時進行壓井；二是氣層易受污染，當發(fā)現(xiàn)井噴預兆后要求進行循環(huán)壓井而不是擠注壓井；三是氣井打撈工具抓獲落物后主循環(huán)通道易被堵塞，無法進行循環(huán)壓井。針對上述技術(shù)難題設(shè)計的解卡打撈管柱，既能防止抽汲誘噴，又能隨時進行循環(huán)壓井，也能防止氣液從管內(nèi)噴出，清潔工作環(huán)境，保證施工的安全。三、修井技術(shù)研究情況（2）套管漏失修復工藝研究

A、當井下技術(shù)狀況具備取換套條件時，采用取換套的方法修復，考慮氣體的腐蝕性和密封性，新舊套管采用對扣方法對接。

B、當井下技術(shù)狀況不具備取換套條件時，設(shè)計丟手插入式密封完井管柱修復。三、修井技術(shù)研究情況（3）套管變形修復工藝研究根據(jù)氣與油（水）性質(zhì)上的差異以及井深、壓力高、井溫高、腐蝕性以及氣密封性要求高等特點，在整形擴徑方法選擇上，先對沖脹、磨銑和爆炸法進行理論對比分析，然后優(yōu)選。在修復方法選擇上，具備取換套條件時，采用取換套的方法修復，考慮氣體的腐蝕性和密封性，新舊套管采用對扣方法對接；不具備取換套條件時，對目前的密封加固工藝的氣密封性進行室內(nèi)實驗驗證并進行改進和完善，適應(yīng)氣密封性的要求。該技術(shù)可以達到套管完好井解卡打撈成功率90%以上，套管漏失和變形井修復成功率80%以上，可對比井修前與修后六個月產(chǎn)量比達1：0.9三、修井技術(shù)研究情況隨著大慶油田進入高含水后期開采，每年都會新出現(xiàn)一些套損井，由于對套損井實施壓裂改造存在很大的施工風險，因此在2002年以前大慶油田原則上對套損井放棄實施壓裂改造，致使這些套損井得不到壓裂改造。以往套損井的修復主要通過取套、側(cè)斜和整形加固等幾種方法完成，取套和側(cè)斜修復的井可以按正常井進行壓裂挖潛，而整形加固修復井目前還沒有配套的壓裂工藝技術(shù)。（六）套損井分層壓裂改造技術(shù)三、修井技術(shù)研究情況整形加固井和套變井大多是未進行過壓裂改造，截止到2004年底，大慶油田累計發(fā)現(xiàn)各類套損井10313口，預計有6000口左右的套損井無配套的壓裂措施，這部分井得不到壓裂改造嚴重影響儲量的動用程度。三、修井技術(shù)研究情況一、研究了整形前后水泥環(huán)和地層的破壞范圍，套損通徑與套管剩余強度的關(guān)系，套損點距壓裂層的臨界距離。1、建立模型選擇最有代表性的套變形式，目的層的厚度設(shè)為0.5m，上下巖層厚度各選10m，由于結(jié)構(gòu)關(guān)于井筒對稱性，左右各取5m，而前后則取3m，建立有限元模型。

套變局部有限元網(wǎng)格

套損井壓裂技術(shù)主要進行了以下幾方面的研究：三、修井技術(shù)研究情況2、套變后水泥環(huán)和地層的破壞范圍

套變后和錯斷后水泥環(huán)的拉應(yīng)力超過5MPa的范圍由圖可以看出套管錯斷，水泥環(huán)破壞為錯斷點上下各1m左右。套管變形，水泥環(huán)破壞為變形點上下各0.5m左右。沖脹整形時，變形和錯斷兩種情況水泥環(huán)破壞上下各增1.5m左右；磨銑整形對水泥環(huán)影響不大。三、修井技術(shù)研究情況錯斷后周圍巖層壓應(yīng)力＞80MPa的范圍套變后套變點周圍巖層壓應(yīng)力＞80MPa的范圍由圖可以看出，套損過程中，套損點附近巖層不斷地發(fā)生破壞，范圍是套損點上下各1.5m左右。沖脹整形時巖層破壞上下各增1m左右；磨銑整形對巖層影響不大。三、修井技術(shù)研究情況3、套變后套管的應(yīng)力狀態(tài)

錯斷后套管處于塑性流動狀態(tài)的范圍套變后套管處于塑性流動狀態(tài)的范圍不同套管通徑與套管剩余強度之間的關(guān)系

由圖可以看出：在套損位置，套管的局部應(yīng)力隨著套損通徑的減小而大幅度增加，套管局部處于塑性流動狀態(tài)，套管的壁厚將越來越薄，由此引起套管強度的大大降低，其變化趨勢見圖所示。三、修井技術(shù)研究情況4、沖脹整形的的結(jié)果分析沖脹整形不同通徑修復到120mm后套管的剩余強度當最小通徑小于φ80mm時，其沖脹整形修復后的套管強度將大幅度下降，以至低于原套管強度的50％，同時沖脹整形也將對水泥環(huán)和地層的損傷進一步加大。當套管的剩余強度低于其原強度的50%時，其抗外擠能力弱，在外擠力作用下容易再次發(fā)生變形等套損。對于通徑小于φ80mm的套損井，由于磨銑過程對水泥環(huán)及地層巖石幾乎沒有傷害，因此對于小通徑套損井的整形，磨銑整形是最佳方法。三、修井技術(shù)研究情況在35MPa壓力下，當套損點到壓裂層有平衡保護時，對不同厚度套損點到壓裂層的第二膠結(jié)面進行抗剪切強度計算。5、有平衡保護的套損點到壓裂層下限確定第二膠結(jié)面的抗剪切強度及所受的平均剪切應(yīng)力曲線圖

三、修井技術(shù)研究情況從曲線上可以看到，在套損點到壓裂層有平衡保護措施下，第二膠結(jié)面上的平均剪切應(yīng)力大大降低。套損點到壓裂層不竄流的下限厚度也由無平衡保護措施下的3.5米降低到2.8米。由此可見平衡保護工藝措施在實際工程中的效果是相當明顯的。三、修井技術(shù)研究情況6、不同壓力下套損點到壓裂層的距離下限無保護時套損點到壓裂層的下限厚度與壓力的關(guān)系圖為套損點到壓裂層在沒有保護情況下，套損點到壓裂層的最小厚度與壓力的關(guān)系。從圖可以看出，壓力越大，套損點到壓裂層需保護的下限厚度越大；壓力越小，套損點到壓裂層需保護的下限厚度越小。三、修井技術(shù)研究情況二、制定了套損井壓裂選井標準和施工技術(shù)界限，確保了套損井壓裂施工安全有效

1、套損或加固后通徑φ105mm以上的井，或整形后通徑達到φ120mm以上的井。

2、隔層驗竄不竄槽的井。

3、分卡時，預測破裂壓力小于30MPa，套損點到壓裂層最小距離7m;壓力每升高5MPa,最小距離增加1m;有平衡保護,最小距離可縮小0.7m。三、修井技術(shù)研究情況三、研究了分卡、合卡和平衡保護等壓裂工藝方法，實現(xiàn)了修壓連作，滿足了不同井況套損井的壓裂施工要求根據(jù)壓裂施工的工藝特點和套損井修復后的實際狀況，套損井修復后采用以下壓裂施工方法：

1、套損點距壓裂層大于安全距離，并且套損段和壓裂層之間隔層不竄，采用對套損段和壓裂層分卡的方法壓裂，采用常規(guī)壓裂工藝。

2、套損點距壓裂層小于最小安全距離，或套損段和壓裂層之間的隔層竄通，采取對套損段進行平衡保護的方法壓裂。

3、套損點距壓裂層小于安全距離，或套損段和壓裂層之間的隔層竄通，并且套損點距另一側(cè)不竄隔層之間有預壓層，采取套損段和壓裂層合卡的方法壓裂，采用多裂縫壓裂工藝。

4、套損點位于未射井段內(nèi)，可以根據(jù)套損點距壓裂層的距離，采取套損段與壓裂層合卡或分卡的方法壓裂。三、修井技術(shù)研究情況壓裂層封隔器噴砂器套損段壓裂層封隔器噴砂器套損段套損段平衡保護示意圖套損段與壓裂段分卡示意圖套變點與壓裂段合卡示意圖非射孔段套變點合卡示圖三、修井技術(shù)研究情況該技術(shù)現(xiàn)場進行了62口井（修壓連作試驗58口井，小直徑壓裂工具試驗4口井）壓裂試驗,其中1口正常井、1口加固修復井、51口套變井、4口錯斷井、4口套變加錯斷井、1口套變加外漏井，最小通徑范圍φ87-φ116mm。三、修井技術(shù)研究情況在壓裂過程中，壓裂目的層破壓為15MPa-48MPa，加砂規(guī)模從普通的單層6m3到單層最大為12m3，試驗的井均獲成功，說明套損井整形后采用適當?shù)膲毫压に囃耆梢赃M行壓裂改造。施工單井日增油最高為49t、最低為0.8t、平均為9.11t，