动力水龙头在J268井取换套修井中的应用

动力水龙头在J268井取换套修井中的应用
王平;姜德铭;张丽淑;李小军;李进光;张光军
【摘要】别古庄油田于1979年开发,由于液体腐蚀造成套管强度降低;同时地下水位下降造成地表下沉,油层套管受挤压,修井作业过程中外力作用以及油藏本身条件变化等各种因素的影响,容易发生套管变形、破裂、错断等,对油田开发后期注采造成巨大影响.近年来,通过大修设备进行取换套、修套等,使一批套变套损井得到再生.但由于考虑安全井控因素,致使大修施工占地大,部分井场因老乡民房等影响无法上大修设备.该油田的J268井因浅层套管变形严重而导致停产,因井场受限无法进行大修.工程技术人员创新引进了动力水龙头技术,与常规修井机配套组合,顺利实现了取换套施工,恢复了生产.本文就该井的施工技术思路和施工工艺进行了阐述分析,其成功经验为井场受限的疑难复杂井治理探索出一条有效途径和方法.
【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2015(000)014
【总页数】4页(P15-18)
【关键词】动力水龙头;小修设备;修井;取换套
【作者】王平;姜德铭;张丽淑;李小军;李进光;张光军
【作者单位】河北廊坊中国石油华北油田第四采油厂,河北廊坊060007;河北廊坊中国石油华北油田第四采油厂,河北廊坊060007;河北廊坊中国石油华北油田第四采油厂,河北廊坊060007;河北廊坊中国石油华北油田第四采油厂,河北廊坊060007;河北廊坊中国石油华北油田第四采油厂,河北廊坊060007;河北廊坊中国石油华北油田第四采油厂,河北廊坊060007
【正文语种】中文
【中图分类】TE358+.4
1 J268井基本概况
J268井为华北油田京11断块的一口生产井。

该井完钻井深：1784.23m，生产层位为1578-1608.8m，表层套管直径为273mm，下深39.46m，水泥返深至地面，油层套管直径为139.7mm，下深1765.65m，水泥返深至1198m。

1979年8月投产，累计生产原油3.1743万t。

图1
2008.5月因泵漏作业检泵时，原井管柱落井，打捞过程中发现套变，井径测试套
管在56-61.2m段变形严重（见图1），最小通径99mm，井内管柱全部打捞完
毕后，D73mm油管无法通过，D36mm空心杆可以通过，采用液压变径整形器
整形无效，分析认为套变加剧，限于该井井场局限，无法上大修设备进行修套施工，不得已停产。

停产前液量8.3t／d，油量3.8t／d。

2 大修技术难点
井径显示套变位置在56～61.2m，而表层套管下深只有39.46m，套变位置在表
层套管以下，而且由于地表疏松，如进行取换油层套管可能丢失鱼顶，导致油井彻底报废。

该井在2008年5月作业时，分析可能由于地表下沉，导致油层套管挤压变形，割开表层套管和油层套管之间的环形钢板释放应力，此时发现表层套管和油层套管的环空里有泥砂，下D38mm小油管表套与油套之间进行下冲18m后不再下行，分析下部固有水泥，固井时“穿鞋带帽”，无法直接取换套作业。

受民房和高压线影响，井场受限，无法摆放大修设备。

采用小修设备和机械转盘，
转速和扭矩无法满足大直径工具的套铣作业需要，同时在施工时动力由履带式通井机通过链条带动机械转盘转动，链条直接暴露在外，增加了许多不安全因素；在钻进时无法有效控制泵压、转速及扭矩，极易产生跳钻、卡钻或造成钻柱断、裂等工程事故。

图2 动力水龙头本体结构1-U形提环；2-牲颈管；3-冲管盘根；4-反扭矩臂；5-
减速箱；6-液压马达；7-主轴
3 技术思路和方案的确定
3.1 技术思路
鉴于该井存在以上的大修难点，为了恢复生产，2013年引进了液压动力水龙头和套管矛，辅以常规350型修井机组合，使小修设备实现取换套等疑难复杂大修井
施工成为现实。

利用液压动力水龙头实现顶部驱动钻具进行套铣、磨铣等作业，对京268井进行取换套大修施工［1］。

3.2 主要配套装备及工具
3.2.1 液压动力水龙头
该装置为撬装，主要由水龙头本体、液压站和辅助控制系统三大部分组成（见图2）。

水龙头本体为该装置的执行部分，由U形提环、鹅颈管、冲管总成、反扭矩臂、减速箱、液压马达等组成。

液压站由液压泵、液马达等进行动力传递。

辅助控制系统为液压和气动两种方式，分别控制发动机的转速和水龙头的转速、扭矩等，同时采用了远程控制方式，实现了安全操作。

主要技术参数如下：额定钩载120t；输出扭矩15KN·M；最高转速150r／min；发动机功率70KW；液压压力25MPa。

在使用过程中，液压泵的输出排量和系统压力可通过辅助控制系统进行远程控制，从而实现对动力水龙头的转速、扭矩的无级调节。

当需要改变水龙头的转速或扭矩输出时，可通过远程气动控制来调节柴油发动机、液压泵的转速来实现，避免了机械传动中通过换挡或停车重新启动来实现转速和扭矩的改变［2］。

3.2.2 套管矛
S-120型液压动力水龙头连接套管矛并提供旋转动力，套管矛上的耐压皮碗封闭
套管内腔，并建立循环通道，卡瓦下放抓住套管内壁，并传递动力，左转脱手及其简单；实现了快速连接套管单根。

3.2 技术方案的确定
3.3.1 控制井筒内油气外溢。

为保证取换套施工中，井筒内油气实现安全可控，利
用该井存在D36mm空心杆可以通过的通道，下D36mm空心杆至套变点以下，注水泥打悬空塞密封井筒，防止井喷失控；
3.3.2 利用S-120型液压动力水龙头连接套管矛组合提供旋转动力，采取
D339.7mm套管+Φ380mm高效套铣工具在273表层套管外进行套铣，将
39.46m表层套管及56～61.2m处变形油层套管装入其中，不再取出，作为表层
套管留在井筒内，保证取换套过程中，鱼顶不丢失［3］；
3.3.3 采用机械内割刀切割掉56～61.2m处变形点以上的油层套管，下Φ273mm 高效磨鞋，磨铣掉套变处套管，修整鱼顶；
3.3.4 采用套管补接器进行套管回接，试压合格后，钻开密封悬空塞，下泵完井恢
复生产。

4 现场实施
4.1 注水泥打悬空塞，密封井筒
下D36mm空心杆至300m处，热洗清除套管内壁结蜡后，配制密度为1.85g／cm3的水泥浆600L，正替入井内，清水顶替后，上提D36mm空心杆至168.6m，清水反循环洗井见信号灰返出后停泵，关井候凝48h后实探灰面215.29m，符合设计要求。

4.2 套铣处理
套铣管柱组合：Φ380mm高效套铣鞋+Φ339.7mm套管+套管矛+动力水龙头。

为减小对表层套管的磨损切割程度，套铣鞋车出30°内倒角。

液压动力水龙头施工参数：转速40至60r／min；钻压0.5至2t；泥浆排量0.8至1.2m3／min。

历时5天成功套铣至设计深度89m［4］。

4.3 拔套取套
下机械割刀前，用Φ116mm通井规再验证套管变形位置在43.79m遇阻；用
Φ93mm油管接箍和Φ86mm钻杆接箍验证套变情况时，分别在54.33m和44.98m遇阻。

根据通井情况，并结合前期井径测试数据分析，上部套管变形可能加剧。

进行上提油层套管校直，当上提至悬重到15t时，油层套管断脱。

起出全部表层套管及断脱油层套管42.78m。

断面特点：套管横截面为不正规椭圆，套管最薄部分厚度为1.4mm，断面最大外径为141mm，最大内径为124mm。

分析套管断脱原因为：①前期采用胀套方式对套管取直时，由于套管弯曲造成42.78m 处套管局部受顿击形成裂纹；②套管在41.4m处弯曲变形，导致套铣过程中被套铣头切磨，降低套管强度。

4.4 磨铣套管，切割套管，修整鱼顶
下磨铣管柱：Φ170mm高效磨鞋（带Φ273mm引鞋）+Φ177.8mm钻铤
+Φ127mm钻杆+液压动力水龙头，进行磨铣套管施工，钻压0.5-2t，当磨铣进尺0.15m后钻压突然放空，不旋转时不下移，继续旋转追鱼至44.46m。

起出磨铣管柱发现套铣鞋合金部分有明显磨痕，轨迹为圆环。

由于套管在60m左右变形最严重，油层套管发生错断后随钻具旋转下移，为了避免断脱套管与原井套管发生齐头现象，决定进行打捞。

下Φ139.7mm套管卡瓦捞筒+Φ139.7mm套管打捞深度在深度44.78m处打捞成功，上提悬重增加到45t 仍不能解卡，在0-45t上下活动打捞管柱无效。

套管内采用Φ114mm机械内割刀在56.50m处割断套管，起出切断套管为11.93m。

图3
第二次下Φ170mm高效磨鞋（带Φ273mm引鞋）+Φ177.8mm钻铤
+Φ127mm钻杆+液压动力水龙头，从56.5m处开始磨铣，磨铣至57.3m处钻
压突然放空，继续加压追鱼至59.67m处遇阻，继续磨铣无进尺，憋跳严重，引
鞋无法引入，起出磨铣管柱检查，发现引鞋底部有明显磨痕。

分析判断：57.3～59.67m之间2.37m油层套管断脱，断脱套管在有压力的情况下才能下移，当下移至59.67m时，断脱套管无作用力，不再下移，造成两段套管头并排在一起，
致使无法引入磨鞋。

下带倒锥的5寸半套管验证时，从59.67m～67.44m位置一直有2～10k N的阻力，在67.44m不再下移，套管底部位置深度69.81m，经查阅原井套管数据证实此位置为套管接箍（如图3）。

说明断脱的2.37m表层套管
已经被追至此位置。

下Φ273mm引鞋+5寸半套管在59.67m遇阻后完成对接；下Φ50.8mm油管在套管内通井至207.61m，Φ116mm通井规在59.99m遇阻，十六臂测井仪测井
原井套管在断脱位置有轻微变形，下部套管无变形情况。

起出对接管柱，下
Φ170mm磨鞋（带有Φ273mm引鞋）磨铣修鱼至61.12m。

4.5 套管回接
4.5.1 套管刮壁，确保回接套管的密封效果。

采用Φ273mm刮壁器+Φ139.7mm 套管+动力水龙头上下活动反复进行纵向清扫；利用动力水龙头高速旋转进行刮壁，转速60-80r／min，正循环洗出井内污垢。

4.5.2 套管回接。

下回接管柱：FGB-140套管回接器（含有Φ273mm引鞋）
×1.7m+Φ139.7mm套管短节×2.03mm+Φ139.7mm套管5根×55.20m+联入3.36m至回接鱼头深度61.12m，边旋转边下放管柱，带回接套管引入回接器后上提管柱使卡瓦卡住下部管柱，同时实现胶筒密封。

验证卡瓦咬紧情况，并进行套管试压15MPa，稳压30min，压力不降，试压合格［5］。

套管固定，上提油层套
管10T，井口焊接环形钢板，安装采油树。

4.6 钻塞、下泵恢复
下三牙轮钻头+D100mm螺杆钻钻开215.29m处悬空塞，下斜尖冲砂至人工井底，2013年9月25日下泵后，成功恢复生产，初期日产油5.7t，目前稳定在3.9t，
截至2014年底，累计恢复产量1737t。

5 结论
J268取换套大修的成功表明，动力水龙头可以在常规修井井架上直接安装使用，
不必改造井架，与配套工用具组合可用于套铣、磨铣、钻水泥塞等修井作业，实现常规修井机的复杂修井作业。

探索出利用小修设备实施复杂大修的有效途径，对于浅层套损井取换套施工具有很强的指导意义，使受限空间内套损井治理恢复成为现实。

大修施工中不确定因素多，井下情况复杂多变，要仔细观察细节，及时跟进，及时优化调整施工方案，从而提高大修成功率。

本文所阐述的动力水龙头与常规修井机组合完成取换套的施工工艺、技术思路对处理类似事故具有一定的借鉴作用。

［参考文献］
［1］袁红霞 .液压动力水龙头在修井作业中的应用［J］.内江科技，2010，31（7）：117.
［2］胡辛，刘寿军，韩冬珩.S-120动力水龙头在修井作业中的应用［J］.石油机械，2002，30（7）：69～70.
［3］采油技术手册编写组 .采油技术手册［M］.北京：石油工业出版社，1997. ［4］王深维 .现代修井工程关键技术实用手册［M］.北京：石油工业出版社，2007.
［5］韩书将 .取换套施工技术在阳2-4井的应用［J］.内蒙古石油化工，2010，
13：85～87.。