塔河油田TK1210井井口套管磨损的处理及经验教训

2015-12-17李东辉南玉民

西部探矿工程 2015年1期

关键词：塔河卡瓦井口

李东辉，南玉民

（西南石油工程有限公司重庆钻井分公司，新疆轮台841600）

塔河油田TK1210井井口套管磨损的处理及经验教训

李东辉*，南玉民

（西南石油工程有限公司重庆钻井分公司，新疆轮台841600）

随着塔河油田开发的加快，钻井深度和周期随之增加，特别是下完技术套管至全井完钻的施工周期往往比其他井段用的时间要长，因此保护好技术套管，或者说防止技术套管磨损在塔河油田是一项重要工作。从塔河油田TK1210井井口套管偏磨的处理过程入手，分析了整个处理过程中遇到的问题，重点研究处理方案的确定和预防套管磨损的措施。

套管磨损；塔河油田；TK1210井；经验教训

1 概述

1.1 研究套管磨损的目的及意义

套管分为导管、表层套管、技术套管、油层套管和尾管等[1]，下套管的主要任务是在地层与井口之间建立可靠的联系通道，并能可靠地封隔开油、气、水层，为油气井长期稳定有效地进行生产奠定基础。尤其是技术套管，用来隔离坍塌地层及高压水层，防止井眼扩大，减少阻卡，以便后续钻进施工。技术套管还用来分隔不同压力体系的地层，以便建立正常的钻井液循环。它也为井控设备的安装、防喷、防漏及悬挂尾管提供了条件，对油层套管还具有保护作用。下完技术套管至完钻的周期往往比其他井段用的时间要长，一旦井口技术套管发生磨损，若处理不当则可能导致整口井报废[5]，因此保护好技术套管，或者说防止技术套管磨损在钻井施工中是一项特别重要的工作，直接关系到油气井的寿命。

1.2 套管磨损的主要危害

（1）导致套管抗挤、抗内压强度大大降低，极易导致套管挤毁，特别是在井口试压及井控作业中；

（2）影响随后的钻井、完井及开采作业质量及安全性；

（3）一旦磨损的套管发生变形或挤毁，极有可能导致整口井报废；

（4）套管磨损往往造成钻柱外径磨小，降低其抗扭和抗拉强度，从而造成钻杆早期降级、外螺纹接头扭断、内螺纹接头涨扣、刺漏等失效事故发生。

1.3 引起套管磨损的原因

（1）井身质量不合格，狗腿度较大，套管弯曲严重，钻具与套管的磨损就越严重；

（2）钻机基础不平，特别是老井侧钻。之外由于钻机基础施工质量达不到要求，钻进过程中发生基础下沉，井口不正，造成套管磨损；

（3）部分老钻机找正装置不能正常运转，井口找正困难；

（4）下完技术套管后钻进速度一般较慢，施工周期较长，无疑加剧了套管的磨损；

（5）部分套管质量存在问题；

（6）钻井井控设计不合理[2-3]，不能采取有效的套管防磨措施。

2 TK1210井井口套管磨损处理的方案及过程

2.1 事故经过

TK1210井是由公司60822XNC井队施工的一口开发井，本井为四开结构，设计井深6040m。在进行三开钻进中钻进至5421.28m时因螺杆使用至后期泵压异常起钻，起钻完检修设备后换牙轮钻头下钻，下钻至6.92m（台高6.7m）时遇阻反复多次不能通过，拆开防喷器检查井口，发现9-5/8″套管在卡瓦座挂位置磨穿0.51m，套管变形。

2.2 处理方案

处理方案的确定必须使得恢复后的井口绝对安全，尽量保证井口套管的完好。根据之前施工概况可以确定井内及之前套管座挂时存在以下几点：

（1）上开9-5/8″套管固井重叠段为500m（表套）。

（2）9-5/8″套管固井采用双级固井，双级箍在1968m，在二级固井后座卡瓦调整座挂吨位时上提下放行程变化小（变化不超过40cm），但吨位变化大（110～280t）。

（3）固井后声幅值如下（125m以上未测出）：

25%～35%125～175m 200～225m

15%～25%280～290m 365～385m 470～520m

（4）从以上3条可看出套管本身自由段比较短，9-5/8″套管释放后下沉仅为井口拉力下伸长及套管自重下回缩两部分，自由段按125m计算回缩仅为22cm（实际有可能比这更小），如果释放9-5/8″套管不会有大的高度下沉。

（5）9-5/8″套管联顶节长为11.18m，入地3.19m，本身掏圆井能掏至联顶节下部接箍。

根据以上5点，综合考虑现场实际情况，制定出以下4套方案：

方案1：先割掉13-3/8″套管15cm验证9-5/8″套管是否回缩下沉，若不下沉或下沉在允许范围内，可直接割13-3/8″套管至9-5/8″套管第一、二根连接接箍，上部套管焊接并烤接箍卸扣，然后用一根整套管焊接并紧扣，然后先坐套管头卡瓦，再反向上提套管头30～60t，焊接13-3/8″套管固定套管头，并在环空灌水泥，保证套管接箍密封。本方案若能实施，不存在后患，仅破坏13-3/8″套管。

方案2：先割掉9-5/8″套管损坏部分，然后卸掉13-3/8″×9-5/8″套管头，取掉9-5/8″套管悬挂器，之后换一段完好9-5/8″套管与井口对焊（保证试压40MPa），然后装13-3/8″×9-5/8″套管头，井口提9-5/8″套管30～60t，坐好卡瓦之后装9-5/8″×7″套管头恢复井口。试压验证密封性，试压合格后继续钻进，若试压不合格则将9-5/8″套管头卡瓦焊在套管头内腔保证密封，试压合格后恢复钻进。

存在的问题：由于破坏9-5/8″套管存在弱点，又未破坏13-3/8″，9-5/8″套管上提吨位有限且不好座挂，不能保证密封性能。

方案3：先割掉一部分13-3/8″套管，去掉13-3/8″×9-5/8″套管头和套管头卡瓦后再割去9-5/8″损坏部分，坐套管头卡瓦再反方向上提13-3/8″× 9-5/8″套管头30t，焊接13-3/8″套管固定13-3/8″× 9-5/8″套管头，试压合格后继续钻进。

存在的问题：（1）破坏13-3/8″套管。（2）整个井口下沉60～70cm。（3）井口多加装一长度合适的升高短节。（4）完井装井口流程需挖钻机主基础。

方案4：先割掉9-5/8″套管损坏部分，去掉9-5/8″套管悬挂器，直接安装9-5/8″×7″套管头钻进，完井后若不回接则下150～200m左右7″套管封固井口。

存在的问题：(1）损坏9-5/8″套管，并在下部钻进中存在再次磨套管的可能。(2）井口控制能力差。(3）损失部分7″套管。

2.3 处理过程

综合上述处理方案的，经研究决定采用方案1进行处理，此方案最大的优点为不存在后患，处理完后加装9-5/8″×7″-70MPa套管头，这样既能防止下步施工继续偏磨井口，又增加了井口的控制能力，具体处理过程为[4]：

先从9-5/8″套管内部离13-3/8″×9-5/8″套管头顶端面以下0.5m处割断9-5/8″套管，然后从13-3/8″套管外部离13-3/8″×9-5/8″套管头顶端面以下1.32m处割断13-3/8″套管，接着卸掉13-3/8″×9-5/8″套管头，去掉9-5/8″套管悬挂器，之后井队组织人员挖圆井至4m深。之后从圆井底部割掉上部20″导管和13-3/8″套管，然后用套管液压大钳试卸最上部一根9-5/8″套管割余部分，卸掉后焊接修补之前割破的13-3/8″套管以及用双公短节连接全新的13-3/8″×9-5/8″套管头，并将其穿于一根新的9-5/8″套管上吊在井口。然后将新9-5/8″套管与井内套管对紧扣（液压套管钳上扣扭矩14.3kN·m），接着上提9-5/8″套管80t（套管伸长5cm）后，装配套管头卡瓦、焊接套管头以下13-3/8″套管。然后释放悬重至60t，套管下行8mm后不再下行，之后将剩余的60t悬重坐于卡瓦之上。坐好卡瓦后割9-5/8″套管安装9-5/8″×7″-70MPa套管头及防磨衬套。最后用水泥浇铸13-3/8″套管与9-5/8″套管环空和之前挖开的圆井。安装好井口后，对13-3/8″×9-5/8″× 7″-70MPa套管头BT密封和BX160法兰钢圈进行注脂试压29MPa，稳压10min，无压降，处理结束。

3 结论

井口套管作为整口井的关键部位，确保其完整性对于一口井的成功完井及采油安全是至关重要的，本井井口套管的磨损应引起大家的足够重视，特别是在现场的施工中，即使是点滴工作未做到位，将造成不可挽回的损失，本井在导管施工中钻遇砾石，钻速特慢，由于钻铤重量有限，钻进时很难控制钻压，根据后续的施工表明，导眼打斜，并且井斜较大，加之钻机本身找正困难，井口不正。之外在9-5/8″套管下完后至发现套管磨损，共进行了5趟起下钻，纯钻时间为460h，施工周期相对较长，综合上述就造成了本井井口套管的偏磨。但最根本的原因是导眼打斜，此井段（0～50m）狗腿度较大，而50m过后井斜降低，故当9-5/8″套管入井后在井口处是憋径弯曲，这样在钻进中钻具始终贴在井口套管的，加之本井在工程设计中本开次未设计装9-5/8″×7″套管头，这样就不能安装防磨衬套，无疑加速了井口套管的偏磨。

本井在井口处理完后的钻进中钻具组合里加入了FM系列的套管防磨接头（见表1和图1），使用效果较好，特别是在井身质量较差井段下入套管后或定向井的施工中要注意整个井段套管的防磨，国内好多重点井的套管变形导致整口井报废可能不仅仅是套管强度设计偏低而造成的，可能主要是由于下入套管井段井身质量差在钻进中套管磨损才导致变形的，其原因有待研究。本井在完井装采油井口时发现井口9-5/8″套管还是有轻微偏磨，说明之前的处理并未从根本上解决井口套管的偏磨，故在钻进中一定要保证井身质量，否则后患无穷！通过本井套管的磨损发生及处理过程，得出如下一些教训和预防措施，望能在今后的钻井施工中得到警示和采纳。

(1）正常钻进过程中应加强观察，根据自身设备的情况增加井口找正的次数，确保天车、转盘、井口始终处于三点一线。

(2）在钻进过程中一定要确保井身质量，特别是在导眼施工中，否则后患无穷。

(3）下入套管井段井身质量差，特别是狗腿度较大时，一定要做好套管磨损预防措施，根据之前很多现场实践表明，在钻具组合中加入适当数量的FM系列的防磨接头能很好地预防整口井套管的磨损。

(4）在条件允许的情况下一定要在井口安装防磨衬套，这样即使下部套管磨损，至少井口套管能得到保护，这样井口是永远能得到控制的。