套管损坏井换取套工艺技术研究与实践

1.套管损坏的类型及原因分析

套管损坏主要表现为变形、破裂、腐蚀和错断等多种形式。变形通常由于地层应力变化或外部挤压造成，表现为套管截面形状改变；破裂多发生在薄弱环节或受异常外力作用处；腐蚀主要与井内流体性质及电化学环境相关；错断则是严重变形或外力冲击的结果。

套管损坏原因主要包括地质因素、工程因素和生产因素三个方面。地质因素如盐岩层蠕变、泥岩膨胀、断层活动等，都会对套管产生不均匀应力；工程因素包括固井质量差、套管材质缺陷、施工操作不当等；生产因素如长期生产导致的压力变化、腐蚀性介质作用等，这些因素往往相互作用，加速套管损坏速度。

2.传统套管修复方法的局限性

针对套管损坏问题，传统上主要采用挤水泥、机械补贴和化学堵漏等方法。挤水泥技术通过在损坏段注入水泥浆进行封堵，适用于小范围损坏，但对严重变形或错断效果有限；机械补贴使用特制工具在损坏段内部安装衬管，可恢复一定通径，但承压能力较低；化学堵漏则利用特殊材料封堵漏点，适用于腐蚀穿孔情况，为此有必要深入开展取换套工艺技术研究，更彻底的修复技术势在必行。

3.取换套修井工艺技术

3.1 工艺原理

取换套就是利用专用的套铣工具，钻铣掉部分原井井壁和固结在套管壁上的水泥环，然后用专用套管割刀将套损点及其以下适当部位的套管切割并打捞出来，最后下入新套管，利用补接专用工具完成新旧套管对接的一种修井技术。修复完套管与新井相同，能够满足分采、分注措施的要求。

3.2 钻具结构

根据井身结构情况确定套铣钻具结构，以 L 油田为例，自下而上为套铣头 + 套铣筒 + 六棱方钻杆，螺纹抗拉力为 4586KN，抗拉扭缩合应力 386MPa，安全系数为 1.8，钻具内通径较大，切割、打捞、断口引入以及鱼头修整和补接等工序都可在套铣筒内进行，一趟钻具可连续套铣至设计井深，避免了频繁起下钻具引起的井壁坍塌和丢鱼等工程事故。

3.2 专用工具

（1）套铣头

L 油田钻具结构配套的套铣头主要有 I 型和II 型两种，其中 I 型套铣头是一种集套铣岩层、水泥环和套管封隔器，套管扶正器为一体的多功能套铣头。II 型套铣头用于严重套损井套铣引入和防丢鱼，实现下部套管引入。

（2）套铣筒

套铣筒用于套铣钻进、筒内取套和新旧套管对接，其本体采用API 标准套管，钢级 P110，壁厚 11.43mm，内径 196.2mm 。

（3）六棱方钻杆

六棱方钻杆比四棱结构扭矩传递均匀，可有效预防扭伤钻具，整体抗弯曲能力强，具有刚度、稳定性强的优点。

（4）套管切割打捞工具

切割套管一般采用机械式内割刀，套管打捞和倒扣一般采用可退式捞矛、三滑块捞矛、公锥和母锥等。套管补接工具，封隔器式套管补接器或铅封补接器两种。

3.3 施工工序

（1）前期准备

取换套前期准备工作包括安装井控装置、压井、起原井管柱、核定套损点、整形扩径、打捞落物、通井、丢手填砂、打井口导管、安装钻台、配制套铣工作液等工序。

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（2）套铣取套

套铣深度为套损点以下第 2 根套管接箍以上 2m，若采取对扣补接，套铣深度应在套损点以下第 2 根套管接箍以下 2m。

在整个套铣过程中，始终保持被套铣套管鱼头（下断口）不能被丢掉，方法有三种，一是利用加固管，加固示踪；二是封隔器座封示踪；三是套管捞矛抓紧下部套管示踪。

套铣一定深度后，为避免套铣筒内套管过长弯曲，造成套铣阻力增大而循环不畅，要求套铣 80-100m 取套一次。

（3）补接完井

当补接点处于非油层位置时，如果对接处是完好的套管扣，采用对扣对接方法；如果对接处是切割刀口，采用封隔器补接方法；当补接点位于油层位置时，需采用铅封注水泥补接器补接，补接完成后固井候凝，套管清水试压后完井。

4.关键配套技术

4.1 套铣引入技术

套损部位引入技术是取套施工中最关键的环节，只有成功引入断点以下套管，才能进行新旧套管对接。在原有取换套技术中，对于套损部位采取“预处理引入法”即对于打开通道的井，在套损部位下入示踪器加固示踪，保证套铣头一次性顺利通过。而对于无法打开通道的严重错断井不适应，为此应用了“套铣引入法”，即对现有技术条件下无法打开通道的套损井，应用直接套铣引入收鱼的 11 型套铣头，保证小通径套损井取换套施工不丢鱼。

4.2 套具防卡技术

为了降低卡钻事故的发生率，进一步提高套铣效率，开展了套具防卡技术研究。为保证铣筒在静止工况下，大钩被占用或进行其它井口作业时，可以实现套具在一定范围内举升或下降，从而达到消除阻卡的目的，优化设计了套具防卡活动装置，其采用液压驱动方式，由控制箱、动力源和安装在井口的装置主体等三部分构成，其主要工作原理如下：来自钻台下的液压动力源经过滤器进入手动阀，再经同步阀进入油缸。当油缸下腔进油时，活塞杆伸出，托架即带动吊卡及套铣管柱上升。当油缸的上腔进油时，活塞杆缩回，套铣管柱靠自重同时落至原位，从而有效地活动铣筒，预防卡钻事故发生。

4.3 井控配套技术

钻井和作业的防喷器种类较多，可以相互配合使用，但不能同时封两套不同尺寸的管柱，无法满足大修井井控配套的需要，为此优选套铣承重双闸板液压防喷器，解决了取换套时井筒内不同尺寸管柱环形空间同时密封要求及套铣筒的坐吊问题。

5.应用举例

某油田因盐岩层蠕变导致套管严重变形，最大变形量达 30% ，传统修复方法无效，采用取换套工艺后效果显著，先后实施套损井取换套 30 井次，包括油井 24 井次，注水井 6 井次，修复 27 井次，措施成功率 90%，恢复日产油量 75 吨，日注水量 200 方，阶段累增油量2.5 万吨，累增注水 8.5 万方，真正实现套损老井重复利用。

参考文献：

[1] 刘卫坡. 表层套管侧钻取生产套管技术[J]. 石油钻采工艺,2012(04).

[2]范玉斌.套损井倒取套管技术研究与应用[J].化工管理,2020(32)

作者简介：

张虎，男，1980 年 11 月出生，汉族，井下作业工程师，2004 年毕业于长江大学石油工程专业，现于中国石油辽河油田公司辽河工程技术分公司兴隆台作业一大队从事生产管理工作。