油水井大修工艺技术培训教材

油水井大修工艺技术编写：陈民采油一厂工程技术大队2004年6月目录一、套管损坏（一）套管损坏的现象（二）套管损坏的判断方法（三）套管损坏的类型二、解卡打捞工艺技术（一）卡阻事故原因（二）综合处理措施三、套管整形与加固工艺技术（一）机械式整形（二）燃爆整形（三）整形质量标准（四）加固工艺四、取换套管工艺技术（一）套铣工具与其专用工具（二）施工工序(三)工艺适用范围（四）质量标准五、侧钻技术六、侧斜技术七、大修、工程报废施工原则油水井大修工艺技术一、套管损坏的形式与分类(一）套管损坏的现象套管出现损坏的现象后，必须及时发现，妥善处理才能维护油水井井身结构的良好状况，确保油水井的正常生产。一般套管损坏，在油、水井的正常生产或进行井下作业施工中是可以通过仔细的观察，正确的分析以及进行仪器测量和实际探测是可以发现的，一般套管损坏都是有迹象的，当发现下列现象之一或几种出现时，就说明套管有损坏。1、起、下井内钻具或井内管柱有遇阻现象；2、进行洗井作业或冲砂时洗井液大量漏失；3、生产过程中，出现井口压力下降，全井产液猛减；4、井口地面附近冒油、冒水，或者井口油层套管下陷；5、注水井在进行洗井时带出泥岩块。6、注水井突然泵压下降，注水量大量增加；7、进行套管试压，稳不住压力。（二）套管损坏的判断方法套管技术状况检测是油水井大修工艺措施的重要措施，它将为修井措施的制定和施工步骤、工具选择、完井方式等提供切实可行的依据。为修井施工设计和下步采取的措施可供必要的、可靠的参数，同时也将是修前、修后验收评价的重要依据。套管技术状况检测常用工程测井法和机械法两种，工程测井法就是利用井径仪、井温与连续流量测井检测套管径向尺寸变化及套管腐蚀、孔洞、破裂、错断等的形状。机械法检测就是利用铅模对套管和鱼头状态和几何形状进行印证，然后加以定性、定量的分析，以确定其具体形状和尺寸。这两种方法都为修井措施提供必要的依据和参数，同时也将为套损机理研究和预防措施的制定和实施提供可靠的资料。（三）套管损坏的类型每口井的客观因素不同，造成套管损坏的原因又多种多样，故套管损坏的形状和种类也很多。但按其损坏的程度和性质划分，可分为套管变形、套管错断、套管破裂等三等类型。1、套管变形由于地应力的作用，当套管外挤压力大于内压力时，就可能造成套管一处或多处缩径、挤扁或弯曲等套管变形损坏，这种套管变形损坏叫套管变形，套管缩径，套管挤扁，套管弯曲。（1）套管缩径套管缩径变形是一种觉常见的套管损坏类型，其类型种类较多，常见的种类有以下几种：a、单向一处内凹变形；b、双向一处内凹变形；c、单向多处内凹变形；d、双向多处内凹变形；e、单向与双向复合变形。（2）套管挤扁油水井套管由于四周受力不均而在一部分井段发生内陷不规则的椭圆变形。在实际中，套管挤扁变形也是很复杂的，有的挤扁严重，有的不十分严重；有的挤扁长些，有的短些。（3）套管弯曲由于泥页岩在长期的水浸作用下，岩体发生膨胀，产生巨大地应力变化，岩层相对滑移剪切套管，使套管水平地应力方向弯曲，并在径向上出现变形，造成套管竖直思线方向弯曲变形。（4）套管错断错断就是套管轴向（铅垂方向）发生断裂，而在其径向（水平方向）发生了位移的双向变形叠加造成的套管损坏。套管错断一般是因为套管变形严重，最后导致上下两部位发生了相对位移，从而产生套管断裂和水平位移。错断形式分为：1）套管上、下断口横向位移，两断口间的上、下轴线间尚有60mm以上的通道，这种井况施工难度较小；2）套管上、下断口横向位移，两断口间的通道小于60mm，这种井况施工难度较大；3）断口通径基本无变化的上、下位移型，即上、下间水平通径大于110mm，上、下断口间的距离一般小于30cm，这种井况施工难度较小；4）由于套管错断，管外破碎的水泥环、坍塌的岩壁碎块、泥、沙等在地层流体和压力作用下由断口处涌入井筒，堆落井底并向上不断涌积，卡埋井内管柱及工具。这是目前极维采取修复或报废处理的复杂套损类型。七、解卡打捞工艺技术解卡打捞工艺技术是一项综合性工艺技术，目前多指由于操作不当或某种原因造成的井下管柱或井下工具在井下被卡住，按正常方式不能处理的一种井下事故，如配产配注工艺管柱中的工具失灵卡阻，电泵井的电缆脱落堆积卡阻，套管损坏的套管卡阻等，需要采取切割、倒扣、震击、套铣、钻磨等综合措施处理，这种复杂井况的综合处理方法通称解卡打捞工艺技术。（一）卡阻事故按其形成原因可分为以下几种类型：1、砂、蜡卡阻型这种类型主要指井内出砂严重、结蜡严重，将井内管柱卡埋而使之受阻。2、小物件卡阻型这种类型多指井内落入小如钳牙、钢球、螺帽、吊卡销子、弹簧等小物件，管柱受阻而提不动。3、电缆脱落、卡子崩落堆积卡阻电泵4、井下工具卡阻型下井工具如封隔器、水力锚、支撑瓦等失灵、失效而使工具坐封原位不能活动，致使管柱受阻而提不动。5、套损卡阻型套管出现变形、破裂、错断，使井内管柱中大直径工具受卡阻而提不动。6、其它类型如水泥凝固卡、化学堵剂凝固卡、工具失效等。（二）综合处理措施综合处理措施是指解卡打捞工艺技术实施中，采取两种或两种以上不同方式、方法，如活动管柱无效后采取的割出卡点以上管柱，然后打捞以下落鱼并采取震击解卡，或分段分部倒、捞解卡等，直到解除卡阻，全部捞出落鱼。综合处理措施主要由下列各项工艺方法组成。1、活动管柱法这是一种优先选用的方法，即在管柱许用提拉负荷下反复提位、下放，使卡点处产生疲劳破坏，达到解除卡阻的目的。原井管经活动管柱法实施无效或效果不明显时，采取取出卡点以上管柱，更换高强度钻杆打捞落物后，仍需优先选用活动管柱法，以更大的提拉负荷解除卡阻。2、原井管柱遇卡阻经活动管柱无效时，应选用取出卡点以上管柱法，主要方法有切割法（化学切割法、机械切割法）、爆炸松扣法、机械倒扣法。3、震击解卡法这种方法比较适用于砂、蜡卡、小物件卡、化学堵剂卡阻等情况，主要有向上震击和向下震击两种方法。4、钻磨套铣法其它方法实施无效或效果不明显时，最后考虑使用钻磨套铣法，采用此法应慎重，并应有保护套管措施。5、电泵解卡处理措施对于电缆尚未脱落的电泵卡阻，应优先选用切割管柱法，将卡点以上管柱及电缆完整取出，以减少对电缆的打捞，缩短施工周期。6、套损卡阻取出卡点以上管柱后，先用铅模打印检测套损状况，如果落物阻挡检测不到，则应先将落物下击，让出卡阻部位，然后铅模打印，检测落实套损状况，根据套损程度采取相应的修复、整形措施，使卡阻部位的套管恢复到最大可以恢复的直径，然后再捞取落物。7、施工工序施工准备----压井----起原井----解卡打捞（打印、整形、活动解卡、切割、套铣解卡、打捞替喷）----下完井收尾8、质量标准a、不得损伤油层；b、不得损伤套管；c、每次所下管柱都必须有相应的交全措施，不得增加新事故。八、套管整形与加固工艺技术整形就是用机械方法或化学方法对套管变形部位、错断部位进行冲击挤胀、碾压挤胀、设有气体扩胀复位修复，使变形部位的套管或错断部位的套管得以恢复原来径向尺寸和通径。目前，整形的方法有机械或整形和燃爆式整形两种方法。（一）机械式整形1、冲胀法应用梨形胀管器与钻杆组合的整形管柱对变形或错断部位套管进行冲击或胀管整形修复。2、旋转碾压法利用钻具传递转盘扭动力带动偏心辊子整形器转动，在一定钻压下，旋转对变形部位的套管整形碾压、挤胀，使变形部位的套管逐渐恢复到原径向尺寸。旋转碾压法适用于套管变形井的整形复位。3、燃爆整形燃爆整形就是利用炸药爆炸后产生的高温、高压气体及强劲的冲击波，使套损井段的套管向外扩张，从而达到整形复位的目的，扩张的大小，受炸药量、炸药性能的控制。适用条件：a、套损通径在60-100mm之间；b、套损部位以下2-3m内无落物；c、套损部位以上套管无严重弯曲；d、套损部位管外无坍塌。4、整形的质量标准1）外径139.7mm（51/2″）套管，要求直径120mm有胀管器顺利通过。2）外径146mm（53/4″）套管，要求直径126mm的胀管器顺利通过。3）外径168mm（65/8″）套管，要求直径140mm的胀管器顺利通过。（二）加固工艺加固，就是在整形复位后，对变形、错断部位的恢复部位套管进行的钢管内衬式加固，使套管部位保持一较大的井眼通道，即起防止再次损坏又可维持生产的作用。目前常方法有不密封式丢手加固和密封式补贴加固两种方法。九、取换套管工艺技术取换套管工艺技术是治理错断井、变形井、破裂外漏井的一种有效的修井技术，它的主要优点是修复彻底，完全可以恢复原井套管的技术指标，完全能满足开发方案的要求。主要工艺原理是：利用套铣钻头、套铣筒、套铣方钻杆等配套钻具，在钻压、转速、循环排量三参数合理匹配的情况下，以优质泥浆造壁防坍塌、防喷、防卡、防断脱、防丢（丢鱼头）以及组合切割、适时取套、修鱼打正等技术措施，完成对套管外水泥帽、水泥环、岩壁及管外封隔器等分段套铣，取出被套铣套管，下入新套管串补接或对扣完井。（一）套铣工具与其专用工具1、套铣钻头2、套铣筒3、套铣方钻杆4、套管切割工具5、套管补接工具（二）施工工序目前在萨中地区应用的深部取套工艺主要有两种施工方式，一种是“示踪保鱼，内割取套”的施工方式。工艺流程：查套----处理套损井段----下“示踪”管柱----固井口导管----套铣----适时内割、打捞套管----套铣断口----捞示踪管柱----修整套管鱼顶----下入新套管与旧套磁对接----试压----起套铣筒----通井、替喷、完井套铣管柱结构：φ290mm套铣头+φ219mm套铣筒+φ219mm方钻杆内割刀管柱结构：φ118mm内割刀+φ73mm反扣钻杆+φ73mm方钻杆打捞套管管柱结构：φ118mm可退式捞矛+φ73mm反扣钻杆+φ73mm方钻杆适用条件：1、套损通径大于90mm；2、套损部位处于自由井段（未封固井段）。另一种深部取套施工工艺是“扩孔找鱼”取套方法。工艺流程：通井查套----套铣----适时内割取套----套铣至变点部位起出套铣筒----下入扩孔钻具扩孔----至变点部位上提扩孔钻具----下入“找鱼”套铣头处理套损井段----打捞、修整套管鱼顶----下入新套管与旧套管补接----试压、替喷、完井适用条件：1、属于非坍塌型套损；2、套损通径小于90mm；（三）深部取套工艺适用范围：1、重点治理标准层套管错断、外漏、破裂的油水井；2、油层部位套损的井，套管补接后固井质量差，固井技术还不完善，目前不宜进行深部取套施工；3、适用于套损深度小于900m的错断井，破裂外漏井的治理。4、适用最大井斜角小于3℃，最大井眼曲率小于2°/30m的套损井。5、当油水井套管内被落物卡死，磨铣打捞无效时，可以应用深部取套技术，取出卡阻段套管，下入新套管，恢复其正常生产。（四）取套施工质量标准1、完井套管对接后，下φ118mm×5000mm通井规通井至人工井底；2、套管对新后，对射孔顶界以上至井口进行套管验漏，清水试压，压力15Mpa，稳压30mm，压降小于0.5Mpa为合格。十、侧钻技术侧钻技术是近几年发展、完善的一种治理严重套损井一种技术手段，从油田进入高含水开发中、后期的地下情况出发，采取侧钻恢复井点、井层、井网比钻更新井，调整井相对容易，且经济可行。工艺原理：在选定的套损井的套损点以上某一合适深度位置固定一专用斜向器，利用斜向器的导斜和选斜作用，使用专用工具在套管侧面开窗，然后由侧钻钻具斜直向油层钻至设计深度，下入小套管固井射孔。工艺流程：原井报废----上部套管试压----固定斜向器----套管开窗----裸眼钻进----裸眼测井----下入小直径套管----固井----测固井质量----射孔完井适用范围：1、套管损坏，无法修复的油井；2、井下发生复杂事故，无法处理的油井；3、油层出砂严重，套管又有损坏，无法采取防砂工艺的井；4、需要钻开井底附近新的含油层系。十一、侧斜工艺技术侧斜工艺是99年开始在修井施工中应用的一种钻井工艺，即利用原井的井位，将原井的井眼彻底封固后，取出一部分自由段套管，显现出裸眼井段，然后按照直井的技术标准重钻一新井眼。工艺流程：原井封固----套铣、切割取出部分