膨胀管补贴修复套管技术在油田的应用分析

2022-09-11

石油作为我国现代必不可缺的动力能源, 在生产过程中有着重要地位, 对推动社会发展起到显著的作用, 因此, 石油的开采具有重要意义。石油开采一般通过油井通道抽掘, 所以, 油井在开采过程中具有重要作用。但是, 随着石油开采工作向深部逐渐推进, 油井开始承受更大应力, 损坏的数量以及损坏的程度也是逐渐增加, 尤其是油井套管, 因为许多原因过早进入破坏期以及老化期, 严重影响石油开采的正常进行。

一、石油行业油水井套管的损坏问题

随着现代石油勘探和开发的逐步深入, 油水井套管的损坏情况日趋严重, 套管主要损坏的类型有错断、变形以及破漏这三种, 其中破漏现象导致损坏的井占大多数。传统方法对套管破漏的治理主要有开窗侧钻、悬挂小套管、常规套管补贴、挤水泥封漏、下封隔器封漏等方法, 但是都存在修复以后通径变大、修复成本高、施工工艺复杂、一次成功性差、有效时间短等缺点。为此, 我国石油行业大多开始引进膨胀管补贴修复套管技术, 经过多次现场应用, 证明这项技术具有补贴长度大、井眼通径变化小、占井周期短、成本低、工艺简单的等优点, 因此, 该技术具有良好的市场前景以及应用价值。

二、膨胀管补贴修复套管技术

膨胀管补贴修复技术是90年代初开始研发的新技术, 2000年开始试用, 被誉为21世纪石油产业的一项核心技术。目前我国制定了石油行业的相关标准, 并且研究出了膨胀管悬挂器、膨胀筛管等各种类型的产品, 已经广泛用于我国的油田产业中。膨胀管是由特殊材料制作而成, 是一种塑性良好的金属钢管, 入井之后开始进行膨胀, 在冷作的效应下, 管材的刚性以及强度得到充分提高, 有效封堵了套管的漏电, 解决了套管损坏的问题。

1. 技术原理。

膨胀管补贴修复套管技术是将特制材料的膨胀管下到损坏的井段以后, 在井下通过扩张冷挤的原理, 使膨胀管胀大并且达到要求尺寸后, 与损坏套管的内壁紧贴, 两层之间无缝连接, 达到修补套管的目的。在施工中要利用机械拉力以及推力使膨胀头在管中穿过, 使膨胀管实现扩张。膨胀头两端的压差可以通过钻柱泵输入液体来实现, 而机械力需要压、拉钻柱头产生。膨胀头穿过膨胀管的时候, 实体膨胀管所承受的力要超过其本身的弹性极限, 进入塑性阶段并且完成补贴, 压力必须保证不超过膨胀管材料的破裂极限, 完成膨胀以后, 材料具有的机械性能要保证后续工作的顺利完成。其本质就是施加外力使膨胀管尺寸发生变化的过程。

2. 膨胀过程。

膨胀头的位置在膨胀管的底部, 连同膨胀管至事先预定的部位并且密封底部, 通过管泵注入液体到底部形成憋压, 压力达到30到40MPa的时候膨胀头开始上行, 上提钻具开始膨胀作业, 完成膨胀作业后, 钻塞完成破损套管的补贴工作。

3. 技术特点。

(1) 膨胀管可以满足长井段的需求, 管串的连接方法简单而且膨胀后对丝扣的密封性能也不产生任何影响。

(2) 实体膨胀管与老井套管之间不需要填充别的介质, 通过金属与金属的密封, 接触面良好整合, 两层套管之间实现无缝隙。

(3) 膨胀管补贴套管技术在对漏失部位有效封堵的同时, 也对老井套管实现加固, 提高套管的抗压强度。

(4) 实体膨胀管两端的橡胶件具有耐腐蚀、耐高温以及耐高压等特点, 可以保证长时间的有效期。

(5) 实体膨胀管采用特殊的螺纹进行连接, 在膨胀后、膨胀过程中以及膨胀前保持完整的密封性以及抗拉、抗压强度的可靠性。

三、膨胀管补贴修复套管技术的施工过程

1. 井筒准备。

(1) 通井。要求用标准规格的规通井, 如果通井遇见阻碍, 那么必须使用磨铣工具处理, 一定要确保通井的畅通。

(2) 洗井、刮削。采用套管刮削器对补贴井段进行刮削, 清理井壁上的垢、毛刺等赃物, 对井内赃物进行彻底清洗。

(3) 找漏。下封隔器进行找漏, 确定破损段, 或者利用工程测井对破损段进行确定。

2. 管柱入井

(1) 下入膨胀管。在地面上对膨胀管进行组装, 然后先将膨胀锥从膨胀管的最低部装入, 安装堵头, 保证密封性良好, 然后逐根依次下井, 最上面和最下面的膨胀管有五个橡胶件, 膨胀以后要确保两头的密封性良好。下膨胀管的时候, 要使用专用的安全卡瓦以及专用卡盘, 防止膨胀管被咬伤。

(2) 下钻杆。下完膨胀管以后, 使其坐在井口, 向内部下入钻杆并且与膨胀锥对扣连接, 连接好以后将安全卡瓦和卡盘卸掉, 按要求将膨胀管下到预定位置。

(3) 校深。校深通常有两种方式:一种是在地面对管柱丈量进行校深;第二种则是在膨胀管上外加定位短节, 最后采用磁定位进行测量校深。第二种方法精确度比较高。

3. 打压膨胀。

(1) 使用高压软管将校深好的管柱与泵车相连, 软管要具有足够长度, 地面管线保证试压45MPa, 确保试压通过。

(2) 打压膨胀。泵车打压的初始压力一般都较高, 因为井深压力通常为30到40MPa左右, 膨胀开始后压力下降, 管柱上行, 当膨胀管两头的橡胶头膨胀开以后, 可以加大负荷, 膨胀到单根高度以后卸单根以及卸压, 重新将管线接好, 重复以上步骤, 到全部膨胀完毕。

(3) 井筒试压。压力12MPa, 合格以后提出井内膨胀锥以及管柱, 下磨鞋磨掉位于膨胀管底部的堵头, 对套管的补贴工作结束。

结语

针对损坏套管, 如果漏点位置在易漏地层, 由于破裂压力低, 常规技术不能进行有效封堵, 膨胀管补贴修复技术能够高效以及快捷的完成封堵漏点以及套管补贴。膨胀管不但可以应用于套管的补贴, 还可以作为尾管悬挂器, 用于解决钻井中出现的封堵高压层、恶性漏失以及井眼垮塌等问题。当前我国膨胀管的核心技术日趋成熟, 现场使用时收效大、投入小, 具有极大的推广价值。

摘要：膨胀管补贴修复套管技术具有修复以后通径大、密封可靠、强度高等优点, 与常规技术相比更适合套管损井的修复。本文介绍了膨胀管补贴修复套管技术的原理, 给出相应的技术指标和技术参数。以江苏油田为例, 对膨胀管补贴修复套管技术的应用进行详细分析。

关键词：修井,套管补贴,膨胀管