复杂井大修技术在油田开发中的研究及应用

一、存在问题

目前，常规整形技术存在施工风险大，成本高，无法控制等问题。常规套管补贴如水力、波纹管补贴技术存在抗压强度低或均对管柱的密封性有较高的要求等诸多难题，另外波纹管补贴其固定力度还低，易于脱落，并且耐高温性差，不适合注汽热采井，不能实现多段、长段套损井连续补贴加固。以往对套管破漏损坏的治理主要采取下封隔器封漏、挤水泥封漏、常规套管补贴、悬挂小套管和开窗侧钻等方法，但均存在有效时间短、一次成功率低、施工工艺复杂、成本高、修复后通径小等缺点。取套换套工艺技术虽然是修复套损井的一种较好工艺，但受深度限制，工序多，施工周期长，费用较高，其应用也受到限制。

二、修井技术研究

1、高效磨铣打通道技术

高效磨铣打通道技术工具是根据目前套变种类的多样性、复杂性而设计的高效修套工具组合，该工具组合能够有效实现对各类复杂套变井的修复，同时能够确保井下钻具及工具的安全，避免修套过程各种工程质量事故的发生。

1.1 特殊高效磨铣打通道工具

高效磨铣打通道工具主要由防出套高效磨铣工具、钻具保护短接、万向节、打通道专用工具构成。

1.1.1 高效领眼铣锥

高效领眼铣锥适用于有通道（套变段通道 ⩾110mm ）复杂套变井修复，工具有效工作面采用高效复合材料镶嵌及 YD 合金堆焊而成，可实现高效切削；工具下端采用NC31 公扣连接钻具，实现示踪修套原理，确保修套时不会出套。

1.1.2 打通道专用工具

打通道专用工具是依据磨鞋而进行改进设计的专用工具，整体设计采用内凹、台阶式，各个台阶部位采用 YD 合金柱与 YD 合金块相结合，提高了各个台阶面的工作效率；该工具工作面设计方式远比普通凹底磨鞋的施工效率高，工具在旋转磨铣时，能够有效抓住损坏部位的套管进行切割式磨铣，保证高效磨铣的同时不会出现丢井眼的情况。

1.1.3 万向节

该工具依据汽车的万向轴设计制作，主要由上接头、球体、球座、下接头四部分组成，该工具采用内置球形设计，可实现 60 以上的轴向自由偏转，降低领眼铣锥下部连接扣在套管狗腿弯处产生的应力集中，防止领眼铣锥公扣被折断。

1.1.4 钻具保护装置

钻具保护装置采用轴承的原理设计制作，通过心轴承受扭矩和拉伸挤压载荷，通过外部保护轴套实现保护钻具的目的。该工具钻具保护装置采用NC31 扣连接于钻具之间，由于采用轴承及螺旋轴套最大化设计，可有效避免钻具与套管破裂处接触，防止钻具被划伤割断。

1.2 技术特点

复杂套变井修复工艺技术主要包含两种套变类型：一是有通道复杂套变井，即修井Φ73mm 钻杆能够顺利通过不被折弯的情况；一种是无通道复杂套变井，即修井Φ73mm 钻杆无法正常通过。针对这两种情况研制了相应的修套工具及辅助工具，主要的修套工具为高效领眼铣锥、强制找通道磨鞋，辅助工具主要为钻具保护短接及万向节。领眼铣锥不同于其他类型的铣锥，底部端面无有效工作切屑能力，因此在适用该工具进行修套时，下部必须连接相应的管柱作为示踪作用，这是该技术的最大优点。

2、滚压扩径套管整形技术

2.1 工作原理

将整形工具下到套损位置后，地面动力经液压设备增压后在胀压设备上产生强大的胀压力，使数百个钢球扩径后以一定的规律排列，

并顺势向下滚动，将套管内径恢复到圆形，反复滚压完毕后，钢球回到初始状态，上提管柱完成整个工艺。

2.2 技术特点

液压扩径整形技术特点主要包括： ① 操作安全可靠，整形效果好；② 可实现长距离连续整形； ③ 泄压装置使施工过程显示明显，便于现场操作； ④ 具有防卡、防脱、复位功能； ⑤ 整形后可直接进行补贴；⑥ 利用小修设备就能实施套管整形。

3、新型套管补贴技术研究

3.1 技术原理

将膨胀管管柱下至需要补贴的井段，利用地面设备向油管内打压，膨胀管发射腔内压力达到一定数值后，膨胀芯头推动油管与油管一起上行，当膨胀芯头上行距离超过膨胀管柱长度时，油套连通，泵压下降，膨胀管完成膨胀，然后起出管柱，钻通或打捞出尾堵，完成整个补贴。

3.2 主要配套工具的研制

3.3.1 高性能膨胀管

膨胀管要在井眼中被径向膨胀，之后还要在严酷的井底环境中服役, 根据补贴井对管材性能的要求，我们配套了可适用于腐蚀井、错断井等多种系列的系列膨胀管，可以满足不同类型套损井补贴的需求。

3.3.2 新型膨胀锥

膨胀锥的作用是使补贴管径向膨胀，在膨胀作业时都将受到很高的界面应力， 通过对膨胀锥的选材、结构及几何尺寸的设计，在传统膨胀锥的基础上，开发出了新型膨胀锥。其智能向低阻力方向摇摆，解决了普通膨胀芯头锥柱表面，机械直进，易卡井的难题。

3.3.3 膨胀发射装置

膨胀发射装置是将膨胀锥预先装到膨胀管底端的关键部件,也是膨胀管成功安装的关键点，起到初始悬挂密封和整体膨胀管的定位作用。因此对其外形尺寸和性能有着特定的要求。我们结合辽河油田实际，配套了适合于套管补贴的下推式膨胀发射装置。

3.3.4 膨胀密封带

膨胀管与套损段上下完好套管内壁的悬挂和密封主要靠密封环实现的。针对膨胀管补贴及油井特点，我们设计出了可适应多种井下温度的密封带： ① 普通密封带： 200^∘C 以下，适用与普通井； ② 耐高温密封带： 220^∘C～350^∘C 五种型号密封带，适用于高温热采井。

4、结论与认识

1、防出套高效磨铣技术能够有效实现对各类复杂套变井的打通道工序，为补贴等后续修复措施奠定良好基础，同时防出套高效磨铣技术还能够确保井下钻具及工具的安全，避免修套过程各种工程质量事故的发生。

2、液压扩径整形技术克服了常规整形技术的一些缺陷。该利用该技术对套管进行整形既能节省作业成本，又能减少对套管的危害。

3、新型套管补贴技术，不但为套损井修复，高含水层封堵开辟一条新的技术途径，而且能大幅度降低修复成本。是修复套损井的一项切实可行、值得推广的修井技术。

4、复杂套损井修复技术把磨铣打通道技术、套管整形技术和套管补贴加固技术三者有机结合在一起，为套损井的治理难题提供了一种非常有效的修复手段。

参考文献：

[1]宁治军.滚珠套管整形器的研制及应用[J].环球市场,2019，15（2）:38-42.

[2]陈依南.套管变形井液压整形技术研究与改进[J].科学与技术，2019,3(3):40-43.