套管井取换套技术一

二、封隔器及扶正器处理技术
封隔器、扶正器示意图
二、封隔器及扶正器处理技术
处理的原则是：外体套铣,整体打捞。
二、封隔器及扶正器处理技术
套铣封隔器、扶正器的技术参数为： 钻压40-50KN、转速40-60r/min、 泥浆循环排量1.2-1.5m3/min，要求缓 慢钻进，严防蹩钻、跳钻。当套铣至封 隔器以下5m左右时，停止钻进，处理完 封隔器后再继续套铣。
种8 5/8″非标钻杆扣连接变扣接头，其外径 Φ260mm，内径Φ192mm。
（1）套铣筒本体优点为:即满足51/2 ″套管的管外复
杂套铣,又满足套损部位的引入处理。 (2)非标变扣接头优点为：锥度1:8、8扣/寸改为4扣/寸, 起下速度提高50%，丝扣耐磨损不粘扣，抗扭力大。
一、取换套钻具结构及套铣工具 3、套铣头：针对不同套铣需要，先后设计定型
3、转速：施工中发现，随着套铣深度增加，钻
压、载荷增大，套铣筒与井壁磨阻增大。这些因素的
综合作用导致了钻具扭力增大，钻具上下不能同步旋 转，高转速下易出现憋钻和跳钻现象。这种现象对钻
具损害极大，尤其是丝扣连接部位。因此,随着套铣
深度增加，转速相应减小。通过《套铣钻柱失效的力 学 分 析 》 得 出 ， 在 500m 以 内 软 地 层 ， 转 速 80100r/min为宜；500-650m时，60-80r/min为宜；650900m水泥环和中硬地层时，40-60 r/min为宜。
该方法适用于钻开油层等需要固井的情况。由于 油层部位取套采用290mm钻具结构，井眼大，环空 间隙大，影响固井质量。为保证固井质量研究应用 了以下技术。 1）优化水力参数设计 水泥浆上返速度达到1.2-1.5m/s以上时，上返 流态呈紊流，此时固井“顶替”效果较好，这是保 证水泥封固质量的先决条件，根据计算，排量在 3.98m3/min以上时，水泥浆上返为紊流流态。但利 用普通固井车组,很难达到这样大的替挤排量。
防卡装置
九、现场应用实例
截止2003年7月，大庆油田已经施工深部取换 套445口，成功409口，成功率为91.9%；其中过油 层取套17口，成功17口，成功率100%。下面是2口 典型井施工实例。 1、高125-22井（钻遇封隔器）取套实例 97年8月11日施工，起出原井管柱后，发现套 管损坏，冲砂打印深度837.5m，印痕为错断，最 小通径Ф112mm，并且在835.52mm处有一套管封隔 器，套损点恰好处在封隔器的下部，封隔器长 2.55m，刚体外径Φ185mm。
旋流发生器结构示意图
六、新旧套管补接及固井技术
三是应用了多功能套管连接器。它
是在原来铅封补接器的基础上，增 加了预设碰压装置，与新套管串一 起下入井里，打完水泥以后，投入 可捞式胶塞，用于顶替水泥，密封 水泥通道，形成碰压。可捞式胶塞 上部、下部都设有打捞头，下部打 捞头用于抓捞碰压装置的打捞腔， 上部打捞头用于碰压后将之与碰压 装置一同捞出。设计碰压压力15MPa, 打捞胶塞上提拉力不大于60kN。
2）完善补接套管串结构 为提高固井质量，设计的补接套管串结构如图 所示。
补接套管串管柱示意图
六、新旧套管补接及固井技术
主要有以下三个方面： 一是在固井井段套管上每根加装一个扶正器，使套 管居中。 二是固井段加装了旋流发生 锁紧螺丝 器。通过旋流发生器改变上 返液流的运行状态，使液流 由原来的直线上升变为螺旋 支撑筒 上升，提高了冲刷及顶替效 果，从而提高了固井质量， 旋流 导片 其结构如图所示。
了Ⅰ型和Ⅱ型2种型号的套铣头。
一、取换套钻具结构及套铣工具
二、封隔器及扶正器处理技术 大庆油田为提高高压、浅气层井的钻井固 井质量，84年以后长垣内部的新完钻井在标准 层附近设计有套管封隔器。由于套损部位多在 标准层附近，因此一般在套损井段1-5m的范围 内，既有错断的套管和破碎的岩层，又有封隔 器胶体和钢体叠片及扶正器。在一些套损井上， 封隔器本身就是套损点。
示踪加固管柱结构示意图
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三、套损部位引入技术
2、套铣引入法 是指对套损通径小于φ70mm，现有 技术条件下无法打开通道的套损井，采 用专用的Ⅱ型套铣头直接套铣引入，保 证小通径套损井取换套施工不丢鱼。此 方法是对套损部位预处理技术的创新。
三、套损部位引入技术
四、取套专用泥浆体系
大庆油田油层上覆地层大部分是泥岩页岩，它们 的造浆性和膨胀性对取套所用泥浆的调配造成一定难 度，特别是套铣过程中，还要钻遇相当部分的水泥固 井井段，水泥块中大量Ca++ 离子，极易产生钙浸，使
六、新旧套管补接及固井技术 该项技术包括对接不固井和对接固井两 种方法。而对接不固井又包括对扣对接和封 隔器式补接器补接两种方式。施工中根据修 井方案和实际施工情况具体选用：如果对接 深度在油层以上，则采用对接不固井方法， 当井内对接处是套管丝扣而且完好时采取对 扣对接，当井内对接处是割取后刀口部位时， 选取封隔器式补接器或多功能补接器对接； 如果对接深度在油层以内，则采用铅封注水 泥补接器，使对接和固井同时完成。
前
言
重点解决了套铣套管封隔器和管外扶正器 技术问题，研究了小通径严重套损井的套铣引 入防丢鱼技术，完善了新旧套管对接完井技术、 油层保护技术和固井技术。在此基础上，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。本文详细介绍了取 换套工艺的各项技术，并介绍了2口典型取套 井的施工过程。
六、新旧套管补接及固井技术 1、补接不固井技术
1）对扣补接：若套损部位处理时采用倒扣的方 法，井内留有母扣且完好无损，则采用对扣补接。 将新套管串公扣表面涂抹单组分硅胶，形成一个保 护层。对扣时，随着丝扣的旋入，保护层逐渐剥离， 洗刷丝扣，从而保证丝扣的清洁、密封、防腐。 2）封隔器式补接：若套损部位处理采用切割的 方法，井内对接处是留下的刀口或倒扣后的公扣， 则采用封隔器式自封补接技术补接。
多功能套管连接器结构示意图
七、过油层取套保护油层技术
1、套铣过程油层保护 完成套损井段整形后，采用丢手封 隔器下部连接加固管的方法对该井段进 行丢手加固。采用该管柱既完成了对断 口的示踪加固，又封闭了泥浆液流入下 部非套铣井段的通道，保护油气层。
七、过油层取套保护油层技术 2、固井时油层保护
新旧套管补接后先在套管鱼 头下部下入21/2″油管做支撑管 柱，然后投入两个软胶塞，用泵 送至油管顶部，密封下部油层， 在打水泥浆结束后，投入软胶塞 以刮除井壁残余水泥，并避免替 挤液与水泥浆混浆，如图所示。 固井后侯凝3天，钻掉胶塞和水 泥塞，捞出支撑管柱。
泥浆失水量增大，切力上升，以至失去流变性。泥浆
性能调配不利，将会导致井壁坍塌、吸附卡钻、丢失 鱼头等工程事故。我们通过室内筛选和现场试验，研 制出具有防坍塌、防水泥侵、流动性好、稳定性高的 取套专用泥浆。
四、取套专用泥浆体系 其配方为：
膨润土粉+Na2CO3+NPAN+SMP+SMC+（FT—342）+ （TA—3）+RHB+重晶石粉
该泥浆体系具有良好的润滑性和剪切稀释 性，滤失低，抗钙浸性能和悬砂性能好，有 利于保护大裸眼井壁稳定和预防吸附卡钻， 满足取套需要。
五、套铣三参数的匹配
钻压、转速、排量是套铣技术中三项重要施工 参数，只有匹配合理才能保证优质、高速、安全钻 进。 1、钻压：大庆油田套铣钻遇岩石的硬度为软到
中等，主要以泥页岩、砂岩为主，水泥返高600m左
六、新旧套管补接及固井技术 封隔器补接示意图
六、新旧套管补接及固井技术 小直径铅封注水泥补接示意图
当补接点处于 油层位置时采 用铅封补接器 补接固井。为 此研制的小直 径铅封注水泥 补接器外径为 Φ184mm，在 套铣筒内实现 补接，预防了 鱼头丢失。
六、新旧套管补接及固井技术 2、补接固井技术
固井时油层保护示意图
八、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。 1、套铣工况下管柱动力学模型 通过套铣管柱的受力分析，建立了动力 学模型。由此确定在不同套铣井况下套铣参 数的许用范围，并通过参数优选，确保环空 钻屑浓度较低，达到安全、高效套铣的目的。
八、套具防卡技术
方钻杆上接头 六方方杆
方钻杆下接头
变扣接头 套铣筒本体 变扣接头 套铣头
套铣钻具示意图
一、取换套钻具结构及套铣工具
配套工具的结构和特点：
1、六方方钻杆:外径Φ219mm，内径Φ190mm， 长度:12m。
优点为:外径缩小, 强度不减，传递均匀,可
预防扭伤钻具，整体抗弯曲能力强。
一、取换套钻具结构及套铣工具 2、套铣筒：为适应套铣施工的特殊需要，设计了一
右。岩石可钻性级别4-5级，岩石抗压强度80-250 Kg/cm2。根据压强公式计算得出：钻压p破碎为26.482.5KN。再考虑取套套铣头水眼大，无水力破碎作 用以及泵压的反作用，所以确定钻压为40-100KN。
施工时依据地层剖面图具体选择。
。
五、套铣三参数的匹配
2、排量：当泥浆在环空上返时，若处于层流
九、现场应用实例
当套铣至封隔器深度时，采用钻压40KN， 转数40-60r/min，排量1.2-1.5m3/min,钻进 4h30min，进尺3m，然后下入割刀，但变形 部位遇阻，割刀未能下入设计深度。下入 捞矛，倒出套管封隔器全部及套管接箍， 最后采用封隔器式补接器补接完井，通井、 试压合格。该井施工周期45天，取套深度 843.55m。
一、取换套钻具结构及套铣工具
经过不断改进和完善， 目前大庆油田应用的取换套 套铣钻具结构为：Φ219mm 方钻杆+Φ260mm连接变扣接 头+Φ219mm套铣筒+Φ290mm 套铣头，如图所示。套铣钻 具主体外径Φ219mm，最大 外径Φ290mm，最小内径 Φ192mm。可以适应900m深 部套铣对钻具强度的需要， 并且适应现有修井机的性能 指标。
三、套损部位引入技术
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。针对不 同套损井况，研究设计了两种引入方法： “预处理引入法”和“套铣引入法”。
三、套损部位引入技术 1、预处理引入法
对于套损通径在Ф70mm以上的套 损井，采用现有修井技术打开通 道，在套损部位下入Φ114mm示踪 器加固示踪，使套损部位上下套 管基本处于同一轴线上，如图所 示。采用Ⅰ型套铣头套铣至断口 时，由于示踪管的示踪引导作用， 保证Ⅰ型套铣头顺利通过变点， 实现套损部位引入。此外，这种 加固示踪结构可以有效的保护油 气层。
六、新旧套管补接及固井技术
经过试验，我们研究应用了“一注双替” 的固井技术。即固井时采用单泵车注水泥， 替挤时采用双泵并联大排量替挤，保证水泥 浆在套管外上返过程中流速达到1.2 m/s以 上。经过多口井的现场试验，泵车排量可以 达到4m3/min以上，泵压在7-12MPa，满足安 全施工需要。
六、新旧套管补接及固井技术
大庆油田51/2″套管井取换套 技术研究与实践
大庆油田有限责任公司 二OO三年十月
前
言
由于采用取换套技术修复的套损井可以完 全恢复套管内通径，并且新旧套管对接后密 封承压等指标与新钻井相同。因此，取换套 技术作为目前最彻底的修井技术，受到采油 厂的广泛重视而初步成为大庆油田主要的修 井技术之一。大庆油田在取换套工艺的各个 环节都开展了广泛的研究，取换套技术从最 初的浅层取换套逐步发展到今天的过油层取 套技术。
状态，对井壁的冲刷力小，但携屑能力也差。处
于紊流状态时，携屑能力强，但却对井壁冲刷严 重，不利于保护井壁。当处于平板层流时，既有 良好的携屑性，而且对井壁冲刷作用也小，需要 的流量小，可以起到低返速下良好的携屑作用。
施工中根据泥浆相对密度和流性指数的变化，选
择排量范围1.2-1.8m3/min。
五、套铣三参数的匹配
2、沉砂卡套具研究 通过对影响砂卡的各相关因素的分析计 算，建立了防止砂卡最佳活动时间间隔t及 最小活动距离H 。在施工中通过输入相应的 参数，利用计算机程序计算出t及H，即应在 小于t时间内活动套具，提升套铣头离井底 的距离大于H ，达到预防砂卡的目的。
八、套具防卡技术
3、套铣筒液压活动 装置
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 围内举升或下放，从而 达到消除阻卡的目的， 研制了套具防卡活动装 置。