膨胀式套管整形修复器在修井作业上的研究

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摘 要：随着油田开发进入中后期，地层的流体场、压力场发生很大变化，加之频繁的油水井措施和修井施工以及井身结构、完井固井质量、管材及腐蚀等诸多因素，使得油水井套管的技术状况越来越差，导致破裂、变形、穿孔、错断等套管损坏现象不断发生。胀套技术作为一种快捷有效的修套工艺，受到了各方面的重视，它是油田稳产增产的重要措施，鉴于上述原因研制了膨胀式套管整形修复器，这种整形器将液压滚珠整形技术实现了工具化和简单化，可在常规修井中发现套变及时修复，确保了大直径工具的通过。

关键词：套变;膨胀头;多级活塞;锚瓦

为了修复修井作业中常遇到的套管轻微变形（套损部位有通道，但大直径工具如：封隔器、通井规、刮削器等工具无法通过）现象。通过验证套变通径后，应用膨胀式套管整形修复器及配套的系列锥形膨胀头，地面泵车反复打压胀修的方式将套管变形段胀至地质要求范围，从而实现对套管的修复。

技术分析

1 结构

膨胀式套管整形修复器主要由井下增力器[1]、锥形膨胀头两部分组成。

2 工作原理

技术原理：该工具井下增力器及锥形膨胀头及数百个钢球组成，遇阻时，打压修复器锚定，通过多级活塞增压后在修复器上产生一百吨的下推力，使膨胀头数百个钢球变径后以一定的规律排列并顺势向下滚动[2]，将套管内壁滚压回均匀的圆形状态，反复滚压完毕后，钢球回到初始状态，上提管柱完成。

3 计算方法

打压产生的压力与产生的下顶力关系符合下列表达式：

活塞面积×压力×N级液压缸=下顶力

表1 膨胀式套管整形修复器压力转换表

压力 下顶力 压力 下顶力

（MPa） （kN） （MPa） （kN）

1 33 20 660.8

10 330 25 826.0

15 495.6 30 991

4 主要技术参数

（1）工作套管内径：Φ118―Φ126mm

（2）最大刚体外径：Φ114mm

（3）修复套管范围：Φ110mm-Φ119mm

（4）长 度：7177mm

（5）工 作 温 度：≤120℃

（6）许用工作压力： ≤30MPa

（7）膨胀头尺寸：一级膨胀头整形范围Φ110mm-Φ113mm

二级膨胀头整形范围Φ112mm-Φ115mm

三级膨胀头整形范围Φ114mm-Φ117mm

四级膨胀头整形范围Φ116mm-Φ119mm

（8）膨胀推力：1000KN

（9）联接扣型：210钻杆扣

（10）钢球最大整形力：1000吨

（11）液压介质：水

5 操作规程

（1）工具下井前应通井、洗井。

（2）下井操作：按设计要求配接管柱，根据套管变形程度，选择合适级别的膨胀头，用钻杆联接修复器（参照工具下井示意图），下井到套变点位置时工具遇阻，说明下井到位。

（3）锚定：注水加压，锚瓦锚定。

（4）整形：当压力达到一定大时，膨胀锥部分带动管柱整体下行。当压力下降时，说明下行距离为650mm时，完成整个行程。

（5）卸压：膨胀一个行程后，井口卸压，上提管柱，打开修复器上的泄流阀，使油管内外压力平衡，此时锚瓦锚定解除。

（6）上提管柱，芯轴上行，使膨胀球落回，管柱上行，上提1.5m后，缓慢下放管柱，使支撑球支撑套管给工具提供上顶力，使膨胀球胀出，使工具膨胀头收回行程，关闭泄流阀。

（7）重复3-6的动作，直至整个套变段完全整形完毕。

（8）上提所有管柱，换下一级膨胀头，重复2-7步骤。

（9）当膨胀头在整形过程中遇卡，或打压30Mpa时，无泄流动作，说明此时膨胀头还没有到达行程，此时要重复5、6动作。

6 附图

综上所述，膨胀式套管整形修复器作为一种修井作业的修井工具，具有整形吨位大、整形范围大的优点，不但能提高工作效率，利用常规油管和小吨位修井设备即能完成对轻微套变井段的修复，实现了快速、安全、有效的修套目的。

7 现场应用情况

09年10月在大港油田进行了套管整形修复作业，实验获得成功至今共完成5口井累计48.5米的套管整形长度，成功率100%。满足油田套管修井施工的技术要求。

参考文献：

[1]王彦兴，兰中孝，张晓君.套损井压裂管柱的研制[J].石油矿场机械，2006（06）.

[2]刘合，王维刚，王素玲.套损井碾压整形扩径工艺对水泥环的损伤分析[J].大庆石油学院学报，2005（05）.

作者简介：崔志强（1985-），男，助理工程师，主要从事石油井下工具研发方面的工作。