套管修复

前言
随着油田的开发的不断深入，老井套管损坏不断增多，各类复杂事故井需要大修。

实践证明，油水井大修作业工作是油田增储上产的重要手段。

我公司设置有修井公司一个，下设大修队26个，目前共拥有各种型号的修井机48台，能够承揽6000米以内的各种井况、各类井下修井事故的油水井大修、3200米内定向侧钻和2000米以内的工浅井钻井工作。

工作中针对各类疑难井出现的问题，潜心研究攻关，大搞技术革新，大力推广应用新工艺、新技术，通过不断探索、研究、公关、改进、提高、总结、归纳、完善了40多种大修事故相应配套的十几项工艺技术，具备了年大修油水井600口的能力，培养、锻炼出一支适应国内外市场作战的队伍。

三十多年来，我公司共承修各类大修井近万口，积累了丰富的油石井大修经验，为油田原油的稳定生产做出了重要贡献。

一、油水井主要大修工艺技术简介
根据不同的事故类型，我们总结出16项配套工艺技术，包括8项打捞技术、5项套管修复技术、3项其它技术：
（1）普通落物打捞技术
（2）绕丝管及滤砂管打捞技术
（3）弯曲抽油杆打捞技术
（4）电潜泵打捞工艺技术
（5）水平井、大斜度定向井内打捞工艺技术
（6）油水井内打捞工艺技术
（7）海上油田特殊生产管柱大修打捞技术
（8）水泥固结油管处理技术
（9）套管整形工艺技术
（10）套管补贴工艺技术
（11）倒套换套工艺技术
（12）套管加固工艺技术
（13）套管内侧钻工艺技术
（14）震级、聚能切割、爆炸松扣解卡技术
（15）冲钻裸眼、浅井钻井技术
（16）油水井找串、、封串及漏失段封堵技术
其中近几年发展的大修新技术包括：
1、弯曲抽油杆打捞技术
在油管内及在套管内打捞非弯曲变形抽油杆的办
法是，直接采用相应尺寸的稠油杆卡瓦捞筒，三球打捞器，活页捞筒等常规工具即可，而且在油管内打捞稠油杆比在套管内要容易。

若上述工具捞不住，则多数情况为稠油杆鱼顶变形。

抽油杆变形的原因有打铅印、打捞不慎，资料未反映有落井稠油杆、采取刮管通井等工序时，造成稠油杆弯曲变形。

98年5月年大修施工的滨522——1井，177.8mm油层套管，原井内生产管柱脱落，φ25.4mm稠油杆有70m搂在油管外（陶罐内）下两次非变形稠油杆打捞工具均无获，判断鱼定已发生弯曲变形，于是自行设计加工了壁钩，下井打捞一次成功，倒扣汉鱼顶后下常规工
具降落物全部捞出。

2、水平井、大斜度定向井内打捞工艺技术
大修施工中最大井斜度达到了93度，最大造斜率达到50˚/100m，施工最大井深度在3300m以内。

优选出七种钻具组合、摸索出十种工艺技术。

已经捞出的管具种类有：防顶卡瓦封隔器管柱、电泵生产管柱，海上防砂管柱等等，通过200多口井的现场试验和应用，成功率达到86%。

3、注水井内打捞工艺技术
注水井内打牢，特别是神井，主要是水垢卡钻和油管腐蚀。

每年打捞水井几十口，最深的井3300m，打捞成功率在95%以上。

井例：纯2——8井，139.7mm套管，井内落物为二封二配，第1级封隔器下深2369.5m。

人工井底2481.45m。

15天将落物全部捞出。

4、电潜泵打捞工艺技术
本技术将电泵事故井划分为三种事故类型，采用
十二种配套工具。

解决了复杂的电泵事故井以及电机的打捞难题。

自88年推广应用以来，打捞成功率逐年提高。

91年为69.6%；92年为80%；95年打捞电泵35口，成功率为82%，单井施工周期由89年的48天/口，下降为94-95年的7天/口；96-2001年，连续6年打捞成功率均达到85%以上。

该项技术于94年获总公司科技进步二等奖。

井例：歧77井是为大港油田施工的一口多套事故的电泵井。

该井是大港钻井队上修4个多月，电泵没捞出，又将卡瓦捞筒+钻杆卡在井内，被迫停修。

我们采用配套工具，硬是将坨盘式的碎电缆一点
一点的清理出来，捞出全套电泵机组，（该井是5/2套管，）受到大港油田的高度赞扬。

5、深井封堵、封串、钻塞技术
（1）对各类串槽井或二次固井（补救固井质量
不合格的井，水泥返高以上重新固井），采用由插管桥塞注水泥的方法，进行封串或固井。

（2）对高压生产层上返、封堵超高压的薄夹层，
稠油注蒸气井的漏失层，采用高压（高温）电缆桥塞，然后用电缆注灰器，或钢丝绳注灰，将水泥浆倒至桥塞顶部，进行封堵高压、高温层。

（3）对套管破裂及井深试压不合格的井，采用
超细水泥封堵。

（4）对疏松砂岩层及吸收量大的漏失层，采用
灰砂浆封堵。

（5）深层钻塞，主要是保护套管和防止卡瓦。

6、套管内侧钻工艺技术
套管内侧钻是套损报废油井重新恢复产能的有效措施，也是开发老井剩余油集中区的唯一手段。

前几年我们配套完善了普通侧钻（非定向侧钻）的工艺技术，侧钻40多口套管损坏油井，成功率为100%；并于95年获总公司科技进步三等奖。

自97年以来，又研究、推广应用了定向侧钻，配套了9个侧钻队，已完成定向侧钻120多口井，并推广应用在江苏、南阳、中原油田；其中，2000年，9个侧钻
队完成定向侧钻井80口，2001年共完成定向侧钻井63口。

自行研制的液压式造斜器及开窗铣锥，以推广应用170多口井。

最大开窗深度达2825.6m，最大完钻井深达3167m最大裸眼长度761.41m，最大井斜已达58˚，目的层最大水平位移已达195.5m，中靶率为100%、最小靶心距1.09m,完井电测一次成功率达到60%，小套管固井合格率达到98%以上。

目前套管段铣开窗技术、液压造斜器复合铣锥开窗技术、弯螺杆钻具造斜技术、有限随钻及电子多点测斜技术、小井眼轨迹控制技术、完井电测技术以及尾管固井技术已成熟配套，培养锻炼出9支掌握侧钻专业技术的施工队伍，开创了利用XJ-550修井机侧钻井深最深、侧钻裸眼井段最长的全国纪录。

7、海上油田特殊生产管柱的大修作业技术
配套了四个作业平台，用于海上修井作业。

海上井组多为井斜25-55˚的定向斜井，部分井出砂不很严重，但作业时需对防砂管柱中心管冲砂，而100多米长的冲管很难进入冲砂管鱼顶。

98年研制配套了冲砂工具，成功地解决了斜井冲中心管的难题。

缩短了作业周期，从而降低了成本。

海上电泵生产管柱井配接过电缆封隔器，该封隔七十双卡瓦作卡、顶部接有电缆穿越管、排气筏杆、生产管。

96年以来，再CB20A 井组首先遇到了过电缆封隔器失效解不了封的问题。

针对这种新问题，进行科技攻关，加工配套了相应打捞工具，摸索出一套切实可行的配套工艺技术，有效的解决了过电拉封隔器及电泵管柱的打捞、接卡新课题。

研究配套了斜井内滤砂管打捞技术，包括金属颗粒滤砂管、
金属棉滤砂管、金属纤维滤砂管、双层预冲填滤砂管和割缝筛管的打捞。

截至目前，海上大修经四十多口，成功率达100%
8、水泥固油管井修复技术
近几年，对水泥固油管的事故井处理了19口，成功率达到57.9%。

这类井与被固油管规范、数量、警械、油套偏靠关系很大。

针对管外被固、管内也有水泥的难点，我们采取了套、摸、铣、捞技术，使一些报废井得以修复。

虽然处理这类井成本高、周期长，但这类井往往是产量较高的，修复后投入产出比是非常可观的。

9、倒套换套工艺技术
10、套管加固工艺技术。

这两项技术后面再作详细介绍。

以上谈的十项新工艺技术，都是通过近几年发展、创新较成熟的大修技术，特别是定向侧钻技术是最新成果。

而套管损坏井的修复技术，由于难度大、成本高、收费低等方面的原因，在一定程度上限制了修套工艺的发展。

多年来，套损井多数作为停修井来对待，据此推断，套损井的修复难度是相当大的，有的井属于“绝症”。

以下就套损井修复作为重点讨论
二、套管井修复技术现状、
随着油田进入高含水开发后期，受地质条件、井深结构、套管质量、开发措施等方面的影响，油水井套损情况日趋严重，到2001年底，全油田套损井的数量已达3300多口。

据统计，自85年至今仅在
大修过程中发现套管损坏的井就达800多口，严重影响了油田产量和采收率。

我们对1985-2001年在大修施工中发现严重套损的油水井进行统计
1985-2001年在大修施工中发现严重套损的油水井统计
从16年807口套损井的统计可以看出：缩径占23.17%，破裂占27.51%，弯曲占29.12%，错断占16.98%，缩径弯曲占2.35%，破裂弯曲占0.62%，腐蚀占0.25%。

因此，我们的主攻方向为缩径、破裂、弯曲、错断井。

近几年我公司已累计修复套损井270多口，2001年共修复套损井64口（其中倒换套38口，套管加固6口），为油田原油稳产起到了积极的作用。

但由于收费太低等方面的原因，大规模的套损井治理工作尚未全面展开。

（一）、套管损坏的原因
通过对现场套管损坏情况的综合分析，发现造成油水井套管损坏的原因是十分复杂的，而且诸多因素相互交织，互相影响。

其主要的原因有：
（1）地质构造应力、层间滑移、岩性膨胀、岩层塑性流动
等造成底层应力发生变化使套管损坏。

（2）套管串结构及壁厚组合设计不合理，浅层套管质量差、强度低、安全系数小。

（3）钻井磨损、作业磨损、误射孔、重复补孔、掏空过深、压裂酸化高压作业、修井过程中使用磨鞋、铣锥不当造成局部薄弱而损坏。

（4）地层出砂严重，形成管外空洞而套管外胀弯曲，井壁坍塌将套管挤压变形。

（5）地面注入水氧化反应对套管腐蚀、地下水及海水的腐蚀等。

（6）特殊作业超过套管许可压力或放喷压差过大造成套管损坏。

（7）油井生产过程中，由于工作参数不合理，造成生产压差过大引起套管变形。

（8）老井套管老化，自然损坏。

（二）套管损坏的类型和公司内已具备的检测手段
1、套管损坏的类型
1)套管缩径
2)套管破裂
3)套管腐蚀穿孔
a、套管长井段腐蚀穿孔
b、套管腐蚀出现空洞且比较集中
4)丝扣漏失
5)套管错断
6)套管弯曲
7)套管脱扣
2、具备的检测手段
1)薄皮管验套
2)打铅印验套
3)封隔器验套
4)井温测井验漏
5)侧面打印验漏
6)八臂井径仪测井验套
7)井下电视摄像系统验套
（三）、修套工艺工具技术现状及典型事例
1、套管检测技术
通过套损井的检测，准确、详细了解井下套管损坏、变形的具体情况，对于采取合理、有效的修套措施达到套管修复的目的是至关重要的。

近几年在这方面我们做了以下的工作：
1）完善和发展了薄皮管验套、打铅印验套、井径测井验套、侧面打印验漏、封隔器验漏、井温测井验漏等现有的套管检测手段。

对
这些传统工艺进行了改进和完善，取得了一些宝贵经验和技术资料，如在常规的封隔器验漏技术的基础上改进了封隔器的结构，采用了更为合理的验漏方法，从而大大提高了验证套管漏税范围的精确度，可以将漏失段确定在0.5m范围内，还可以根据漏失量分析漏洞的大小或地层压力情况，为下一步修套措施的制定提供依据。

侧面打印器是我们在套损井涛检测工作中开发研制的一种新的特色工具，是应用较多的工具之一，该工具可以很直观反映出套管破漏空洞的大小。

2）积极调研国内外先进的套损井套管检测工艺技术，引进了八臂井径仪测井验套系统、投资近二十万美元从美国DHV公司引进了具有世界领先水平的井下设项套管检测系统。

下面对该二项新技术做一简要介绍：
（1）、WJ-508八臂井径测井仪是我公司新引进的一套性能优良的、目前国内较为先进的单芯曼码传输井径测量仪。

该仪器可同时测量和传输八条井径测量曲线，可以同时测量八个方向位上套管的具体变化情况，从而较大程度上提高了对套管变径判断的精确性。

该套以其主要性能指标为：外径φ60mm,测量范围φ70mm-φ175mm，耐温150℃，耐压70MPa，测量精度±1mm。

应用典型井例：面4-6-3经套管在271.1~272.0米套管破漏，准备实施套管补贴，资料显示该井是φ177.8×7.72mm的套管，用φ121通井规通井时在5米遇阻，下部套管情况无法判断，采用八臂井径仪测量后得出在255.3～265.5米有一根壁厚为9.17小直径套管的结论，并清楚地反映了271米套管破裂的情况。

该井采用套管补贴
技术修复后恢复生产。

（2）、井下摄像套管检测系统
该系统由井下仪器和地面设备组成，井下仪器包括摄像机、照明装置、扶正器、图像压缩处理面板等部分；地面设备包括图像解压缩处理仪、录像、打印、制作设备及监视器等。

工作过程为把井下摄像机拍到的井下图像经压缩处理面板进行A/D转换和压缩，然后通过普通测井电缆出传输到地面解压缩处理仪进行解压缩和D/A处理后在监视器上还原出电视图像，对获得的图像可以进行录制和打印。

利用井下摄像套管检测工艺技术可以定量的分析套管破损、变形情况及定性的分析套管变形情况。

井下摄像要受到井内温度井及压井液清洁度的限制，测量井温不得超过125℃，压井液清洁透明。

该系统自引进以来，在胜利、清河、江苏等油田的开发井、探井累计应用18井次，取得良好效果。

2、套管整形工艺技术
对于套管发生轻微缩径变形，可采用机械整形（涨管器、棍子正兴起等）进行修复；
套管发生严重缩径变形，一般变形量超过套管内径的10%时，采用机械整形（涨管器、棍子整形器等）工艺措施满足不了施工要求，利用爆炸整形技术进行修复。

爆炸整形工艺的优点是：（1）施工方便，费用低，工艺简单，速度快；（2）整形作用力大，能对变形后井径不小于φ70mm套管进行整形，使其通径恢复到能用常规通井规顺利通过；（3）可以使套管内
径扩大，修复后不容易反弹；（4）爆炸整形工艺技术不仅可以对严重缩径井近行整形，也可对破裂、错断井径行通径，然后配合其他工艺措施（如套管补贴、套管加固）恢复其生产。

爆炸整形工艺技术是95年8月在内蒙二连首次应用，施工两口井，均获成功。

其中啊3-38井，套管两次缩径，采用爆炸修复后捞出井内封隔器，仅用5天时间就交了井，使停产一年多的油井恢复了掺有49t/d。

清河用天的棉14-1-7井，139.7mm套管变形深度876.6m，缩径之φ103mm，爆炸整形后为φ119mm，恢复日产油6.7t的产能。

套管整形工艺技术应用的典型井例表
3、套管补贴工艺技术
我公司88年从美国HOMCO公司引进该项技术，经过几年的不断改进和完善，目前已是一项较为成熟的套管修复技术。

主要应用于补贴139.7mm喝77.8mm套瓜屋舍、破裂损坏，适用范围为对破损孔洞最大直径不超过75mm，裂缝长×宽不超过600×12mm的套管进行补贴，对管外水泥环未被破坏的井段，以上范围可适当放宽。

对于
在一定范围的多个不连续破损孔洞或射孔段，补贴长度可达到15m。

补贴后承受压力为：内压大于15Mpa，外压大于9Mpa，空洞越小，承受压力越高。

如25mm 空洞补贴后可承受不小于35Mpa的内压。

井本馆补贴后的套管内径之比原来减少6.5mm~7mm，基本上不影响油水井的正常作业与生产。

套管补贴工艺技术开发应用以来，在胜利、清河、江苏、河南等油田得到了广泛的应用，累计进行补贴施工60余次，在起吊范围内允许的补贴段最大长度达11.4米
如清河油田棉1-15-7井实现了一井三段补贴的高难度施工，补贴段分别为：（1）、291.87m-294.17m，（2）、704.31m-708.11m，（3）、755.39m-759.19m。

该技术还成功用于海上CBID-6井分级箍漏失井的修复，并取得了良好的效果。

在江苏油田黄3-1井用补贴共一封堵8.9m射孔层位，补贴长度达11.4m
套管补贴典型井例表
4、套管加固工艺技术
对于整形修复后要求承压较高的套管缩径、破裂变形井和错断井，通常再采取加固措施，以防止破损、错断部位漏失以及缩径修复后再次变形复位。

（1）衬管镶嵌加固技术
衬管加固技术是在衬管的两端加装密封支撑体，通过液压方式挤胀密封支撑体使衬管密封镶嵌在原井套管破损部位上下，已达到修复套管的目的。

目前，公司已研制开发出139.7mm套管内的加固工具管材。

Φ139.7mm套管加固后通径为101.60mm。

（2）衬管注水泥加固技术
衬管注水泥加固技术是将小套管（相对原井套管）下只需加固的井段以下，小套管悬挂器座挂丢手后（或经口悬挂），在环空固井，钻桶试压。

加固后的通径
加固经套管规格加固后的套管最小通径
139.7mm φ118×φ108 φ114×φ104 177.8mm φ152×φ142
244.5mm φ177.8×φ159
（3）应用井例
清河油田面2-7-更3井是一口复杂的套损井，套管在1219.23m 出错段，鱼顶呈自由摆动状态，在1205—1207m井段套管严重漏失，1203.18m出套管缩径至106mm我们自下而上队1216.97—1224.9m，
1209.84—1216.9m，1200.8—1209.79m三段实施了衬管加固施工。

使该井恢复正常生产。

在江苏油田富35经济胜利油田内部20多口井利用衬管固井加固技术成功实施了修套施工。

5、倒套换套工艺技术：
倒套换套工艺技术就是将浅部损坏套管倒出重新下入新的套管对扣，这样修复的井相当于一口新井。

（1）目前达到的技术指标为：
裸眼内换套深度974m（阳5井）；
裸眼内套铣深度达到1009m；
技术套管内换套深度为2140m(南2-1井)
水泥返高以下换套深度290m（套铣水泥环）。

（2）推广应用情况
倒套、换套工艺技术已在胜利、大港、中原、南阳等油田得到了广泛应用，公倒、换套100余井次，其中2001年完成43井次，成功率99%。

但有几口井套县管被卡未起出，损失套铣管几十万元。

（3）应用井例
6、利用套管内侧钻技术修复套损井
对于油层套管损坏严重，应用上述修套方法无法修复或修复难度比较大的井，可利用套管内侧钻技术使油水井恢复生产。

是一种投资少、见效快的套损严重井或复杂落物井的修复技术。

在我公司所完成的210多口侧钻中相当一部分井是由于老井套变严重无法生产而改为侧钻恢复生产的。

如单6-16-斜22井，177.8mm套管，原井层段Ng下1092.5-11.80m，1996年因井深1057.99m套管错断，1034.84-1036.38m套管漏失而停产，停产前日产液46.7t，日产油11.2t，含水76.1%.该井于2001
年5月8日-6月25日从853.5m开窗侧钻，完钻井深1198m，水平位移173.01m，下127mm尾管射孔完井后恢复生产。

（四）、针对不同的套损类型和深度推荐采用的修复方法
本着为甲方降成本的原则，针对不同的套损情况，优选修套方法。

1、1000m以内的倒套换套
套变深度在1000m裸眼以内的井，力争倒套换套。

2、套管缩径变形的修复
（1）对于套管发生轻微缩径变形，可采用机械整形（涨管器、辊子整形器等）进行修复；
（2）套管变形较严重，变形量超过套管内径的10%时，建议采用爆炸整形工艺修复。

3、套管破裂变形的修复
（1）套管破裂部位较深裸眼内难以进行倒换套时，可以采用套管补贴或衬管加固技术修复。

（2）套管破裂部位在油层以上30-50以内，且套变位置有落鱼难以打捞时，采用套管内普通侧钻技术修复。

4、套管腐蚀穿孔严重
对水井引进国外高密度聚乙烯套管加衬技术。

目前国外用高密度聚乙烯材料制成没有接箍的管子，在套管内形成一个防腐保护层。

5、套管错断
（1）套管错断部位较浅（井深800m以内），且错断尺寸较大，采用倒套换套技术。

（2）套管错断部位较深，错断部位较小时，采用打通径再加固。

（3）套管错断部位较深，错断部位较大时，采用普通侧钻修复。

（4）套管错断部位在油层以上30-50m以内时，且套变位置有落鱼难以打捞时，采用套管内侧钻技术修复。

如盘7-8井，油层在1588-1600米，套管在1560米处错断严重，修套打通径时就从套管错断位置开出窗，我们就抢墒泥浆循环净化系统，从1560米钻至1602米，下3寸割缝管完井，投产后日增注120方。

6、套管弯曲：这类井比较复杂
（1）研究浅层的倒换套工艺。

（2）对深井引进国外固体塑料技术，永树脂/固化剂混合物，在低温及酸液条件下，形成硬性塑料，在被铣掉的套损段形成一个完整的通道。

加固地层修复套管。