套管井取换套技术一
TESCO套管钻井技术
收稿日期:2005210212作者简介:马认琦(19742),陕西眉县人,男,工程师,1996年大庆石油学院矿机专业毕业,现主要从事TESCO 顶驱的现场技术服务工作。
文章编号:100123482(2006)022*******TESCO 套管钻井技术马认琦,郭巧合,赵建刚(中原油田钻井工程技术研究院顶驱技术服务部,河南濮阳457001)摘要:套管钻井技术是一种节约钻井时间,降低井下事故发生的全新的钻井工艺技术。
套管钻井用油田常用的套管来代替钻杆,钻头和井底钻具组合接在电缆底部,由套管内送到井底并固定在套管底部;由于套管始终在井内且泥浆循环不间断,保证了井眼的完整性,减少了类似井壁脱落、坍塌等发生的可能;不用起下钻,减少了油气侵带来的井涌或井喷的危险事故发生。
关键词:套管钻井;顶部驱动装置;防喷器;井涌;井喷中图分类号:TE922101 文献标识码:ATESCO casing drilling technologyMA Ren 2qi ,GUO Qiao 2he ,ZHAO Jian 2gang(Z P EB D rilling Technolog y Research I nstitute T DS S ervice De partment ,Puy ang 457001,China )Abstract :Casing drilling is a new met hod for drilling wells t hat is aimed at reducing bot h drilling time and t he incidence of unscheduled drilling event s.Wit h casing drilling ,t he well is not drilled wit h drill pipe ;in 2stead ,it is drilled wit h standard oilfield casing t hat remains in t he hole.Drill bit s and ot her downhole tools are lowered on wireline inside t he casing and latched to t he bottom joint of casing.Since t he casing remains in t he well and circulation is maintained at all times ,wellbore integrity is p reserved ,reducing t he likeli 2hood of certain problems associated wit h unscheduled event s such as sloughing formations and washout s.Since drill pipe is not being t ripped ,t he risk of swabbing oil or gas into a well causing a kick or blowout is reduced.K ey w ords :casing drilling ;top drive system ;BOP ;kick ;blowout 套管钻井是用套管来代替钻杆钻井,是一种钻进与下套管同时进行的全新的钻井工艺技术。
套管井取换套技术一
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。
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。
套管钻井技术在钻井现场的应用环节分析
套管钻井技术在钻井现场的应用环节分析摘要：套管钻井技术是一种将传统的下钻技术相结合的新工艺，能有效降低钻井成本，优化钻井工期，减少地下油气层的污染，在钻井中得到了广泛的应用。
通过对其工艺特点、应用范围、现场施工等方面的分析，以期为我国在钻探领域的推广应用提供技术支撑。
关键词：套管钻井技术；钻井成本；污染；技术支撑引言：随着技术和经济的发展，钻井技术也在不断地更新，在勘探、开发、生产等方面都有了新的发展。
它具有先进的套管钻井技术，在国内得到了广泛的应用，使其在现场试验、工期控制、成本控制等方面都得到了稳步的发展，从而使我国的油田开发经济环境得到了稳定。
1.套管钻井工艺技术的特点分析在套管钻探中，必须采用套管设备，并在其顶端设置传动机构，确保其设备的选配，从而促进其工作方式的进一步发展。
它的套筒驱动转动使其套筒末端的刀具组钻能转动，能适应实际钻井作业的要求。
为确保最优的采矿工艺，必须进一步加强钻头的使用，扩大钻头的使用，从而达到对钻机的控制。
在此项技术的实施中，钻头将有关的部分进行固定，并将其固定到特定的位置，利用其工具组的锁紧作用，使钻头与相应的机械装置进行联接。
在使用时，要进行钻头的更换，必须采用锁紧装置，并将其运用到绞车上，以加深套管模式，以推动新的钻头的使用。
在这一阶段，我们将对绞车和套管装置进行应用，使钻头的更换环节得到了优化。
确保钻头的钻进环节的最优，这一工艺发展，也是下套管的开发，在钻头完成后，可以进行固定工作。
在套管钻探中，它所生产的井孔比常规钻孔的直径要小。
扩眼钻头本身的规模大小对它的井径有很大的影响。
要使其固井工作顺利进行，必须对其井眼和套管间隙进行优化，使套管的施工更加完善。
为了避免传统的钻柱，采用高效的替代套管，确保了其钻井工作的平稳进行。
此模型的实施，使钻井作业更便利，保证了钻井作业的质量效益，保证了钻杆采购、检验、运输等环节的优化，从而达到了对人力、财力、物力的有效解决，保证了井下钻的时间。
石油工程技术 井下作业 套管回接技术实施案例
套管回接技术实施案例套管回接工艺，就是将螺纹连接滑脱、断、裂的套管倒出来，用同一钢级、壁厚的套管在井内重新连接起来，试压达到采油工艺标准的工艺技术。
1问题的提出辽河油田荣16-XX井1991年3月10日完井作业。
φ139.7mm套管下深2666.03m，循环钻井液准备接水泥头活动套管时，上提拉力1100KN螺纹连接滑脱，套管落井，落鱼长2377.10m，鱼顶289.93m。
分析起出的套管，受力部分的螺纹变形呈X型，认为鱼头内螺纹完好。
后用套管回接工艺技术回接成功，减少了事故的经济损失。
套管回接工艺技术的难点是保证回接质量，而保证质量的关键问题是在井内上扣不错扣，既不满扣而又不能胀裂套管接头。
经充分讨论，设计加工了一种辅助工具，在短距离内扶正、限位，就能保证回接质量，并在荣16-XX井套管回接工艺试验中取得成功。
2套管回接引导器套管回接引导器的作用有两个：一是引导套管入鱼头；二是扶正、限位。
既保证不错扣，又不能胀裂套管接箍。
φ141mm套管回接引导器尺寸见图1所示。
图1套管回接引导器3套管回接工艺技术措施3.1依据采油树套管头标准高度加工调节长度套管；3.2螺纹涂匀涂好高压密封脂；3.3引导器同套管连接要找中，焊缝距螺纹顶端140mm；3.4计算碰顶、上扣方入；3.5下钻至鱼顶位置，慢慢旋转引导入鱼头，至上扣方入后记录上扣圈数(φ139.7mm套管为26扣）；3.6回接上满扣，上提试验拉力不超过套管螺纹抗滑脱负荷的1/3；3.7试压15～20Mpa，30min压力不降为合格。
4试验1991年3月12日在荣16-XX井首次进行套管回接工艺试验。
按工艺技术要求将引导器（图1）同套管连接好，下至鱼顶289.93m处，慢慢旋转引导入鱼头。
入鱼头后下放套管160mm，悬重下降10KN，用转盘慢慢旋转上加。
悬重上升表明已开始上扣，并记录上扣圈数，上扣压力保持在5～10KN之间。
上扣转盘共转22圈，用5道猫头绳紧扣，证明扣已上满，上提拉力1200KN 解卡。
石油工程技术 井下作业 悬挂小套管修套技术
悬挂小套管修套技术1工艺简介悬挂小套管修套技术就是在原损坏套管内通过一定手段悬挂一段小套管，然后在其环空固上水泥的一种工艺方法。
其适用范围有大段套管破漏的修复；原生产层位因射孔，常规方法已无法调层，采用悬挂小套管固井后重新射孔调层生产。
1.1具体方法按小套管悬挂位置不同分为：1.1.1顶管法。
由井口开始向下悬挂，悬挂器可坐于原井口大四通内或另行制作套管头。
1.1.2中间悬挂法。
采用小套管悬挂装置，将一段套管悬挂于井的某段，然后固井。
1.1.3尾管法。
采用悬挂装置将小套管悬挂到井底。
1.2常用的悬挂丢手装置有液压尾管悬挂器、机械尾管悬挂器、正反扣接头3种。
1.3施工主要工序：起出原井内生产管柱；通洗井，保证井壁干净，防止伤害地层；找出确切的套管破漏段；打底水泥塞；悬挂小套管、固井；钻开小套管内残余水泥；对小套管进行试压；钻通底水泥塞（尾管法不钻）；验证生产层位是否堵塞，必要时进行补孔；投产。
2技术关键2.1储层保护储层井段要替入储层保护液，必要时可填砂保护，防止施工中工作液或水泥浆对储层的伤害。
2.2井筒清洁为了保证固井时水泥浆与原套管的胶结强度，破漏井段及上下各50m以上必须用热水清洁原套管上的油蜡，必要时进行低浓度酸洗。
2.3套管通径、试压原套管必须严格通径，确保小套管能够顺利下入。
对完好的套管试压应根据生产压差情况提高试压标准，防止因破漏段堵住后生产动液面下降引起原完好套管承受外压增大而发生新的破漏。
2.4打悬空水泥塞为保证固井时水泥浆不会向下沉，必须在悬挂小套管的底界打一悬空水泥塞。
若套管破漏处存在漏失，打底塞顶替时，油套往往不平衡而使施工失败。
解决办法是：当水泥浆顶替到管鞋时，边替边上提管柱。
大修机通常可提20m，这样可保证有近20m的水泥塞。
为防止水泥塞在固井时因胶结强度不够下滑，实探水泥塞面时加压负荷可按下式计算：N=7.7x10-6（ρ2—ρ1）（H—h）d2+K式中N—探水泥塞面应加的负荷，KN；ρ2—ρ1—水泥浆与顶替液的密度差，Kg/cm3；H—h—顶替时小套管内外水泥浆最大高度差，m；d—水泥塞处套管直径，mm；K—附加负荷，20～30KN。
井口套管取换技术在川西气井中的应用
深 ， 井施工 具有井 眼轨迹 复杂 、 钻 钻井 周期 长 、 眼尺 寸 井 小等 特点 ， 防磨措施 采取不 当极 易造 成井 口套管 发生 偏 磨 。须二气 藏埋深 ４ ０ ￣ ５ ０ ｍ± ， 压 系 数 １ ６ ， ７０ ００ 地 ． ０ 气 井井 口最大关 井压力 约 ５ ７ ＭＰ ， 高压 气 井 ， 用 ５ ０ ａ为 常 套 管 尺 寸 为 １—／ ９５ ｓ ３ ７ ３ ５ 或 １ —／ ３３ ８ ＋ －／ － “ － ３３＇ ３ ８－ １ —／ —／ ” —／ ０６ ８＋７５ ８＋５１ ２结构 ， 油层套 管 为气密封 扣 ， 套
压气井 中的应 用实 践表 明 ， 其具 有可操 作性 强 、 效快 、 见 经济 性好 的优点 。 １ 川 西 井 口套管取 换 难点 川西地 区 以须 二气 目的层 的井 ， 于地 层 复 杂 、 由 井
（ ） 铣套 管外环空 水泥 ； ２套 （） 下 内割刀割 下 已磨 损 的套 管 ； ３再 （） ４ 安装 外 回接密封 装置 ； （） 回接 密封装 置上连 接套 管至井 口； ５在 （ ） 复套 管头及 油管头 ； ６恢 （） ７ 密封试 压 ； （ ） 压后对 套管 环空补 注水泥 浆 。 ８试 套 管外 回接 密封装 置原理 ： 回接密 封装置 顶部 为 外 橡胶 密封 件 ， 部为金 属密封 件 。橡 胶密封 靠 自身弹性 下 形成 密封 ， 属 密 封 靠 上 提 拉力 ， 缩 变 形 形 成 密 封 。 金 压
对 于川西 高压气 井宜 采用 套 管倒 扣 直接 对扣 回接 的方式 ， 在此方案实 施无效 的情况 下可进一 步采用套 管 外 回接方案 。 ３ 套 管倒扣直接对 扣 回接技 术关键点 （） 须首先确 定套 管损 坏位 置 和形状 ， １必 这是 切 割 点选 择 的基 础 ， 可采取工具 找漏 、 臂井 径仪 、 多 红外线井
修井工程-套管损坏的修复
（一）、套管整形技术
整形方法分：机械整形和爆炸整形
1.机械整形
机械整形：利用钻具传递动力，使整形工具产 生诸如旋转、下击、震击、碾压等动作，对套 管变形或错断部位做功。使其恢复或接近原套 管内的套管修复技术。
1.机械式整形
1）冲击胀管整形工具：梨形胀管器
工作原理：上提钻具一定高度， 然后快速下放，利用钻具本身 的重量或下击器施加的冲击力 迫使工具的锥形头部楔入变形 或错断套管部位进行挤胀，以 恢复其内通径要求尺寸的目的。 管柱结构自下而上为： 梨形胀管器+配重钻铤+钻杆
波纹管补贴工具—水力锚
③水力锚
结构主要由锚体、锚爪和弹簧片组成，
③水力锚
工作原理是从管柱内打入高压液体。 作用在水力锚上，迫使锚爪扩张 伸出锚体，紧紧咬在套管内壁上， 为整个补贴工具和补贴波纹管定 位，保证套管补贴部位的准确。 与此同时，补贴工具在工作时产 生一部分作用力，也通过水力锚 分散到套管上。工作结束时，由 于管柱内不再打入高压液体，没 有压力作用，则锚爪自行收回。
一、套管损坏的判断及验证方法
当发现上述某些现象后，说明套管可能已经损坏， 必须进一步证实套管损坏的具体位臵、损坏程度及类 型，方法如下： 1、通井确定套管变形、错断的深度； 2、打铅印确定套管变形深度与套管变形程度、套管 错断深度及错断位移的大小； 3、井径测井测出变形程度及变形井段长度； 4、井下电视测井观看套管破裂形状、大小、深度； 5、封隔器找漏确定套管破裂的大概井段。
1)冲击胀管整形
注意事项： ⑴使用胀管器时，应选用不同尺寸逐级加大外径，但不 可加大过多。每次胀管器通过后， 下一次工具外径加 大1～3mm。 ⑵有些胀管器带有螺纹槽，在上提下放的活动中螺纹很 容易被卸开，因此工具下井时一定要切实上紧。 ⑶使用梨形胀管器对套管整形时，要根据套管变形情况， 慢加压，轻顿，通过多次顿击通过变形位臵。多次胀不 开时，切忌高速下放冲胀，加压猛顿，强行通过。由于
修 井 工 艺 技 术
修井工艺技术1．解卡打捞技术采用多种解卡方法使被卡管柱解卡，并捞出井内落物。
适用于油水井生产、作业过程中井下管柱遇到的各种卡阻。
2．整形加固技术首先对套损井进行整形，恢复其内通径的95%以上，然后根据实际情况对套管整形部位采取机械或燃爆的方法进行燃爆焊接密封加固、液压挤胀密封加固、卡瓦铅封密封或不密封加固。
该技术适用于产生变形、错断等状况的套损井。
整形加固后可承内压15MPa。
3．取换套管工艺技术利用地面设备及井下工具将套损点以上的套管取出，再下入新套管与下部原井对接，达到彻底修复的目的。
适用于套管穿孔、破裂、严重变形及错断井的修复。
取套后的油水井100%恢复原通径，取换套部位密封承压性能与新完钻井相同。
4.电潜泵解卡打捞技术根据不同的卡阻类型下入不同的专用工具，采取综合措施解除电潜泵井事故，恢复正常生产。
适用于套管井中电泵机组遇到的各种卡阻。
5．侧钻斜直井工艺技术侧钻斜直井是在套损井的某一特定深度利用断铣或磨铣工具在套管的侧向开窗,并沿着设计的井斜和方位钻一斜直的井眼,然后与原井完好套管串相连接,固井射孔完井。
侧钻井斜可达3-9.2°,尾管内径Φ90.12mm，固井合格。
6．报废工艺技术该技术包括水泥浆永久报废和重泥浆暂时报废两种方法。
水泥浆永久性报废适用于严重损坏，为防止井层间窜槽而需永久报废的油井。
报废后可达到井口无溢流、井内无窜流、层间无窜槽；重泥浆暂时报废技术主要适用于修复难度大或无修复价值的油水井，报废后可以达到井口无溢流、井内无窜流、层间无窜槽，稳定时间可达5年。
7．严重错断井修复技术主要是利用燃爆或特制的钻、铣、磨工具，合理地组合钻具对套损井段进行锥（磨）铣处理，以达到截弯取直、打开通道的目的。
适用于机械整形常规无法修复的套损井，施工后最大通径可达原套管直径的95%以上。
江苏油田_139_7mm套管取换套技术的应用
（２）Ｙ２－４井，下Φ１１８ｍｍ通井规通井至４８５．８６ｍ遇阻，通过打 铅 印 发 现 套 管 缩 径 至 １０８ｍｍ， 采 用 梨 形 胀 管 器 从 Φ １０６逐 级 胀 至 １２０ｍｍ， 胀 管 器 胀 管 通 过 ４８５．０～ ４８９．０ｍ； 下 封 隔 器 找 漏 及 ＳＢＴ测 井，确定套管破损段位于４８４．０～４８９．０ｍ。修复工艺：①扶正。下内 扶正管柱Φ７３ｍｍ反扣钻杆４２根＋Ｙ２１１ －１１４封隔器＋Φ７３ｍｍ反扣钻杆６０根，封 隔器卡点５７３．００ｍ，对油层套管进行扶 正。②套铣。在表层套管上打观察孔 （放气、泄压），下Φ１２４ｍｍ可退式倒 扣捞矛，上提管柱至悬重４８０Ｋｎ取出环 形钢板，倒出油层套管３根，下套铣管柱 完，Φ２２２ｍｍ套铣头＋Φ１９３．７ｍｍ套铣管， 循环泥浆，泵压２Ｍｐａ，排量７００Ｌ／ｍｉｎ， 转速５０￣９０ｒ／ｍｉｎ，钻压１０ＫＮ，泵压２Ｍｐａ， 排量７００Ｌ／ｍｉｎ，泥浆密度１．０８￣１．２５ｇ／ｃｍ３， 图１ Ｙ２－４井井身结构图 粘度４０￣４６ｓ，从１９９．２１ｍ套铣至５２０．５０ｍ。③倒扣。下倒扣打捞管柱， Φ １２４ｍｍ倒 扣 捞 矛 ＋Φ ７３ｍｍ反 扣 钻 杆 ， 累 计 倒 扣 ８ 次 共 倒 出 Φ １９３．７ｍｍ套管４９根５００．５７ｍ。④对扣。下Φ１９３．７ｍｍ套管４９根，加压 ２０ＫＮ，正转管柱２７圈对扣，试压１５Ｍｐａ，３０ｍｉｎ不降，换套成功。
（４）取换套钻具结构及套铣工具。结构为Φ２２０ｍｍ套铣头＋Φ １９４ｍｍ套铣管＋Φ１９４ｍｍ×２１０正变扣接头＋方钻杆。
（５）套损部位引入技术［２］。为防止套管对扣施工时不丢鱼，在套 损部位以下下入Ｙ２１１－１１４封隔器，保证套损部位上下套管基本处于 同一轴线上，对扣套管时能顺利引入。
（６）套铣参数的确定。套ｉｎ，钻井液循环排量６００￣１２００ Ｌ／ｍｉｎ，要求套铣时缓慢钻 进，严防憋钻、跳钻。
小修设备实施表套内取换套工艺的探索
２施工工艺
２． 施工准 备 １
施 工用具 准备 ： 备 、打 捞工 具 、倒扣 工具 、扶正管 具等 。 设
胜坨 油田油 层套管 通常为 外径 １ ９７ ｍ、 １ ８ ｍ 两 ３ ．ｒ ａ ７ｒ ａ 井况 资料准 备 ： 套管 漏失深 度 、 油层套 管 、 表层套管规 范等 。 种， 其最大 上紧扭矩 分别 为 ３ ８ Ｎ ・ ４ ８ Ｎ 、 ８ ０ ｍ、 ９ ０ ｍ。小修作业 队 ２． ２打 防顶
１利用小修设备实施表套内取换套工艺可行性 分析
但是 ， 比较 大修设备 ， 相 小修设备 在机械 动力 、 口施 工状态 可 行的。 井 两个主要方面存 在较大的差 别。 只要解决以上 两个方面 的问题 ， 则
利 用小修设备实施表 套内取换套是 完全可 行的。 下面针对以上 几个方面进行具体分析
若未能 一次 将漏 失套 管倒 出 ， 可用 反扣钻 杆连接 反扣 公锥 ， 反扣 可推 捞矛 等工具 实施 二次打 捞 倒扣 。
１ ２ 井 口施工状 态 ．
①井 口地表被挖开 ， 由于没有大修钻 台 ， 小修施工 中会 出现 实 工人 员无 法有效 占位 ， 影响施工的情 况 ， 可以通过采 用制作简易站 台的方法协 助施工 。
常 用液压钳 开 口９ １ ０ ５ ０ ｍｍ， 无法 使 用。 可采用 ＸＹ ２ Ｑ１ Ａ型液 压
表 １
在水 泥返 高 以下打 防顶 管柱 。 ２ ３ 下内扶正管柱 ． 下人 内扶 正管柱 ， 封后 用油 田净 化水 坐
夫排量反 循环洗井 ， 设计深度 倒开油管 ， 从 保
井 号 ２ ９ ３０ ｌ７ ｌ５ ２ １５ ２ ９ Ｎ 一４ ２ ｌ５ 井 别 水 水 油 油 漏 失部 位 ｉ ＇ Ｉ Ｉ ５ ３ ｌ ９ ７ ３ １ ９ 施 工周期 ｈ ４ ８
套管修复技术
第一章套管修复工艺技术套损井修复工艺技术主要是针对变形、破裂、错断及穿孔的套管加以修复，国内套管修复技术随着大庆油田于1962年成功补贴第一口井的套管而开始，不断发展和进步，目前套管修复技术主要有套管内打通道、套管补贴、取套换套三种类型。
一、套损损坏原因及现象1、套管损坏的原因造成套管损坏的原因主要有以下几种：（1）、由于地应力集中的作用，造成套管损坏地应力集中的效应引起了地层的隆起和折皱，造成局部岩体的变形，这种附加内力的分布密度在空间的分布是不平衡的，地应力具体作用在套管上可分解为正应力和剪应力，地应力集中作用的结果使油水井套管被挤扁或拉伸后折断。
（2）、泥岩膨胀与蠕动引起套管损坏许多研究已经证实，泥岩是一种不稳定的岩层，在有水侵入的情况下，极易造成粘土成份膨胀，泥岩进水后形成不断扩大的侵水域，从而减小岩层的摩擦系数，降低岩层原始的抗剪强度，软化地层，使原始相对平衡的地应力场失去平衡，引起泥岩地层蠕动、滑坡和断层复活。
（3）、地层出砂造成套管损坏由于地层出砂，使套管附近产生空洞，造成上覆岩层坍塌，套管受到挤压而变形损坏。
（4）、断层影响据资料表明，断层活动是直接造成油水井套管损坏的原因之一。
大庆油田在84年曾专门进行过试验，当空隙水压超过岩层破裂压力后，可造成断层的活动，进而引发地层产生微破裂，使处于断层附近的油水井套管损坏。
（5）、施工作业的影响施工作业时采取措施不当，也是造成套管损坏的重要原因之一。
特别处理事故时缺乏对套管的保护意识，而采取措施不当，另外频繁的起下钻具或采取磨铣措施等都有可能造成套管的损坏，或使套管壁磨薄降低了套管的强度，加速了套管的损坏。
（6）、腐蚀影响由于地层水中溶解O2、CO2、H2S及硫酸还原菌SRB对套管的腐蚀，造成套管损坏。
（7）、套管本身问题和重复射孔影响造成套管损坏除上述因素外，套管柱的设计和重复射孔也是造成套管损坏的重要原因。
由于射孔枪型在不断加大，射孔密度在不断增加，且最多重复射孔达四次，而射孔段的套管柱设计上并未采取特殊要求，因此，优化套管柱设计和射孔方式，也是减少套管损坏的重要措施之一。
钻井作业——套管操作规程
套管操作规程1 下套管作业1.1 下套管准备1.1.1 进入井场的套管按下井顺序进行卸车，卸车一律用抓管机或吊车进行（卸套管时作业人员要站在安全位置）。
用吊车进行卸套管作业时要办理三级作业许可，并组织召开相关作业人员交底分工会。
将套管在管架上分层摆放（不超过三层），用管架挡销或铁丝捆绑固定好套管。
1.1.2 钻井队技术员与工程监督共同对到井套管进行验收，并清点到井套管的数量，逐根进行登记。
1.1.3 钻井队负责对到井的套管(包括短套管、联顶节)进行逐根通径，采取气驱通径规通套管时，严禁人员处于套管通径规出口前方，控制好气量大小；技术员负责对到井的套管(包括短套管)进行丈量和编号（丈量人员要选好站位，防坠落伤害）。
1.1.4 钻井队技术员负责对到井的下套管工具及附件进行验收；作业人员准备好套管密封脂。
1.1.5 接好灌钻井液装置，备好套管与方钻杆变扣接头。
1.1.6 装好井口装置，未安装环形防喷器的井应换装套管闸板芯子；检查地面所有的设备符合要求。
建议：由于表套口径较大，在斜直井中下表套容易遇阻，建议表套下端安装浮鞋。
准备工作1）更换9 5/8”卡瓦体；2）安装9 5/8顶驱下套管装置规格，安装反扭矩杆下9 5/8套管1）将套管放置钻杆输送装置上，伸出卡钳长度不小于650mm。
2）动力头与钻杆输送装置翘起对接，确保钻杆输送装置上套管与动力头同轴。
3）钻杆输送装置前伸，将套管送入下套管装置主体内部，套管接头端面进入套管≥570mm。
4）驱动液缸伸出，卡紧套管。
5）松开钻杆输送装置钳体，动力头浮动上移，上扶正器伸出，将套管送至井口，6）套管下放入井，套管接头送至井口。
7）夹持器夹紧套管，锁销伸出。
8）驱动油缸回拉，下套管装置释放套管；顶驱上移至下套管装置与套管分离。
9）重复步骤1）-5）10）井外套管与井中套管接扣，接扣压力不大于16KNM11)松开夹持器锁销，松开夹持器12）重复步骤6）-8）继续重复上述过程，实现整个下套管流程。
石油工程技术 井下作业 表层套管及有放气管井取换套技术
表层套管及有放气管井取换套技术1小表层套管套损井取换套工艺1.1套铣参数钻压：钻压为40～100KN。
排量：1.2～16m3/min。
转速：500m以下,70～90r/min；500m～650m,60～80r/min；650m以上,50～80r/min。
三参数匹配值见表1和表2。
表1套铣头参数选择表井段m钻压KN转数r/min排量m3/min300以上30～40100 1.4～1.6300～55040～6070～90 1.4～1.6 550～水泥返高60～8060～80 1.4～1.6水泥返高以下80～10050～80 1.4～1.6水泥面控制器、扶正器、变点40～5040～60 1.2～1.5表2喇叭口套铣头参数选择表井段m钻压KN转数r/min排量m3/min 套损部位、水泥面控制器、扶正器30～4070～90 1.0～1.2套损部位以下5～10m80～10050～80 1.2～1.51.2取出牺牲阳极保护器大庆油田采油六厂和采油三厂有一部分井为了防止浅层套管腐蚀，完井时在地面以100m的油层套管上连接10个外径为φ165mm牺牲阳极保护器。
套铣筒内径φ172mm，与保护器之间的环隙只有7mm，致使套铣速度慢，憋泵严重。
解决这一问题的方法是套铣之前先将保护器取出，然后再套铣。
为了防止丢鱼头，切割打捞工具下部接加长管柱，使套管内始终留有示踪。
取出保护器后下引鱼管柱，使油层套管顺利进入套铣筒。
1.3套铣水泥面控制接头水泥面控制器是采油厂为了控制水泥返高，要求完井下套管时下的一种水泥面控制工具，其外径φ200mm，本体上镶焊硬质合金，与套管连接处有没有水泥封固的套管扶正器。
套损点位于水泥面控制接头以下时，需要套铣水泥面控制接头。
套铣水泥面控制接头需要专用的套铣钻头，常规的套铣钻头是不能胜任的。
专用套铣头是一种集套铣岩层、水泥环和套管扶正器、水泥面接头器为一体的多功能套铣钻头，结构尺寸为：φ245mmxφ170mmx350mm。
柳150×2井浅部套管取换套(修改)
扩孔拨正找鱼施工图片
扩孔拨正找鱼施工图片
第一步： 、 第一步：3、弯钻杆找鱼
下φ73mm笔尖+φ73mm弯钻杆1根，旋转找到鱼腔至 470m阻，至此下示踪管工作完成。
第二步： 第二步：下支撑套管
下φ225mm套铣筒+φ193.7mm*177mm套管自304m 冲钻至348m，起出导引管，继续钻冲至435.55m。纯 套铣速度10米/10分钟。
参考文献
1）《钻井事故与复杂问题》/ 蒋希文 北京： 石油工业出版社，2002.6 2）取换套井防丢鱼及鱼顶丢失治理技术研究 /王彪 大庆油田井下作业公司 2006.11 3）裸眼井段取换套工艺技术的分析应用/华北 油田井下作业公司 2006.4
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铅印成功分析判断提高施工效果
根据铅印印痕来判断鱼顶形状，选择合适打捞工具进 行作业具有关键的作用。探试找鱼未果，印痕分析鱼 顶倾斜入裸眼井段，套管内露头37mm，裸眼露头 65mm。 用φ225mm空心磨鞋扩径后铅印核实鱼顶露 头70mm。用φ310mm三牙轮钻头扩径后可以计算出 鱼顶露头124mm，鱼顶内腔全部露出。这时采用弯钻 杆找到鱼腔水到渠成。利用印痕准确判断出破损套管 破裂程度和深度，为切割和打捞提供了依据。
破损套管切割与打捞
第四步：套管倒扣、 第四步：套管倒扣、对扣
1）倒扣：下反扣φ139.7mm套管分掰可退捞矛深度： 334m，打捞成功，倒扣，起出φ139.7mm套管10根， 底部为套管接箍，鱼顶为套管公扣，目前鱼顶深 431.97米。 2）对扣：下∮139.7mm*N80*7.72mm套管41根+短 节3节。接套管短节使短节稍高四通，接方钻杆，下 压负荷1.5T，用管钳上扣5-6圈，即见负荷上升，下放 使负荷保持在原上部套管负荷，上扣15圈，使用转盘 在上提不同负荷下（0、5T、10T、15T）紧扣2-3圈。 试压15MPa，至此取换套取得了圆满成功。
石油工程技术 井下作业 取换套关键技术
取换套关键技术1工艺原理及专用工具1.1取换套工艺原理套管取换的工艺原理是采用专用的套铣工具（套铣钻头、套铣筒等配套工具），套铣套管周围的水泥环及部分岩石，使套管自由，采用切割或倒扣的方式将套损点以上及其以下适当部位的套管取出，然后下入新套管对扣或用补接器补接，将损坏的套管换掉，达到修复的目的。
1.2取换套专用钻头套铣钻头是用来破碎套管外水泥环以及水泥环外的岩石专用的套铣工具。
根据齿形可分为复合片套铣钻头和圆弧齿套铣钻头；根据套铣钻头的形状可分为喇叭口套铣钻头和一般套铣钻头；根据套铣钻头的作用可分为套铣水泥环钻头、套铣非封固段钻头、套铣放气管及管外封隔器扶正器钻头和套铣断口专用钻头等。
复合片套铣钻头铣齿镶焊硬质合金柱，齿形如刮刀钻头的刀片，一般布有八齿，其结构形状如图1所示。
取换套用复合片套铣钻头外径一般为φ290mm，内径φ260mm，一般用来套铣井内无落物的井段，套铣速度较快。
图1复合片套铣钻头图2圆弧齿套铣钻头圆弧齿套铣钻头齿形为圆弧状，铣齿铺焊钨钢粉，耐磨性好，有布二齿、三齿、八齿的，图2为布有八齿的圆弧齿套铣钻头。
圆弧齿套铣钻头外径一般为φ290mm，内径φ260mm。
主要用来套铣管外小件落物。
喇叭口套铣钻头内径到外径通过倒角过度，倒角有45°，60°，30°之分，主要用来收引下断口。
图2其实就是一个喇叭口套铣钻头，由图可以看出它的内径到外径是通过倒角过渡的。
喇叭口套铣钻头齿形可以是复合片的，也可以是圆弧齿的。
套铣放气管及管外封隔器扶正器钻头内径较小，一般为φ190mm，外径较大，一般为φ300mm，以便完成对放气管和管外封隔器的磨铣。
取套常用套铣钻头参数见表1。
表1取换套常用套铣钻头参数表序号接头螺纹接头外径mm外径mm内径mm齿数个用途185/8in（75/8in）钻杆螺纹275（245）3001902，3，8套铣管外水泥环及落物285/8in（75/8in）钻杆螺纹275（245）3001906，8，18套铣管外水泥环及落物385/8in（75/8in）钻杆螺纹275（245）3002603，8，18套铣管外封隔器，引如下断口485/8in（75/8in）钻杆螺纹275（245）2902608，18套铣非封固段575/8in钻杆螺纹2452602308，18套铣非封固段685/8in（75/8in）钻杆螺纹275（245）2902602，3，8套铣管外水泥环2工艺过程取换套施工一般可分套铣前准备、套铣取套、补接完井三大步骤。
取换套技术
出。这种取套打捞法，可将套管内的原
井落物带出，剩余落物可在套铣筒内处 理。当下断口含在套铣筒内时，需将原
井落物处理干净，如处理不干净，应继
续套铣到下断口以下 10-20m ，然后打捞 套管并导出这部分套管，捞出套管内落
物。如断口不规则，以下有弯曲，应磨
铣处理、截弯取直，然后修整鱼头，下 入示踪管柱示踪
此外，针对 2〃 或 21/2〃 放气管磨铣的需要，配套
套铣头基本技术参数
最大外径 最小通径 mm mm 300 290 190 260 下端面铣 齿个数 6~8 18
接头外径 mm 275 275
修鱼引入示意图
这种方法保证鱼头规则完整不丢失。可以
较好的解决因套损严重,无法实施加固示踪的丢鱼 问题,扩大了取套技术的适用范围
断口通径较小且有原井落物井况
梨形整形器整形复位 （5）通井:铅模通井至人工井底，按 SY/T5587.3-93 标准执行 （6）验漏:井段为井口-射孔井段上界，按
SY/T5587.3-93标准执行
分别采用100m卡距和 10m 卡距逐段验漏，根
套管外漏
据漏点深度确定取套
深度，验漏管串结构
漏 点
自下而上为：
丝 堵 + 油 管 +K344114 封 隔 器 + 喷 砂 器 + 油管+ K344-114封隔器+油管
（4）下放管柱
打开注水泥通道，注水泥固井水泥
浆返至设计井深，误差不超过20m。上提管串，负荷增
加100KN，保持负荷候凝48-72h
（5）试压 试压井段为井口—补接点以下2m，试压
管柱自下而上为丝堵+φ 62mm油管+K344-113封隔器+喷
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（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
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。
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。
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。
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。
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
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。
示踪加固管柱结构示意图
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
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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
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
二、封隔器及扶正器处理技术
封隔器、扶正器示意图