摘要：普光氣田高含H₂S和CO₂，套管變形井井深、產層套管鋼級高、套管壁厚，套管修復難度大，直接影響到后期增產作業和開發措施的實施。為此，提出采用套管滾壓整形修復技術來實現套管變形井的投產。通過普光302井現場應用實例，介紹了滾壓整形技術原理和施工工藝過程，提出了套管滾壓整形脹頭選擇的建議：①脹頭型號應根據套管變形程度進行從小到大的選擇；在自然狀態下，滾珠當量圓直徑(遇阻直徑)應大于整形套管內徑4～6mm，即一次整形量應控制在4～6mm，依次漸進達到整形要求；②依據多次整形數值分析，套管擠壓變形后的回彈量為1.0～1.5mm。對于不同鋼級和壁厚的套管，整形量設計時，一次整形量應稍大于套管材質的彈性形變量。實踐證明該技術具有對鉆柱強度要求低、整形阻力小、對整形鉆具和套管損傷小，是一種新型的套管整形技術。

關鍵詞：普光氣田；氣井；套管；變形；滾壓整形；修復技術

    國內外很多油氣田在生產一段時間后，因地應力變化、蠕變性巖層蠕變、注水開發、流體腐蝕等因素的影響，很多油氣井發生了不同程度的套管損壞^[1]，制約了油氣井正常壓裂、酸壓、補孔等增產作業工藝措施的實施，嚴重地影響了油氣田的開采速度和最終采收率。普光氣田采氣工程設計采用一體化酸壓生產管柱投產，“5.12”汶川大地震前后，因地震誘導鹽膏地層蠕變，數十口氣井的套管發生不同程度的變形，少數氣井一體化酸壓生產管柱難以實施，投產難度大。由于普光氣田井深，使用的產層套管直徑大、鋼級高、管壁厚，同時高含H₂S和CO₂的氣井修復套管工藝必須考慮井身結構的完整性和氣密封能力，套管修復難度大。套管滾壓整形技術具有整形阻力小、對鉆柱的強度^[2]要求低、對套管損傷小等優點，是一種新型的套管整形技術。

    套管滾壓整形工具，是在傳統的梨型整形工具基礎上研制而成的實用型工具，經過室內實驗和現場應用不斷完善而形成的配套新技術。變徑滾壓整形修復技術原理：地面泵車產生的水動力通過鉆桿柱傳遞到井下液壓變徑滾壓整形工具總成，水力錨在液壓作用下錨定在套管壁上建立支點，液體壓力通過動力液缸總成轉換成機械能，推動變徑滾壓整形脹頭下行，滾珠依靠與套管之間的摩擦力上行，每排滾珠組合成的當量圓逐漸變大，擴脹變形套管。上提鉆具時，1口井可重復多次上述程序，完成整個變形段的整形任務。滾壓整形管柱組合及整形原理見圖1。

    該井位于川東斷褶帶普光構造，2007年6月采用Ф177.8mm氣密封套管完井，人工井底為5467m，套管鋼級為TN110S，壁厚為12.65mm，抗擠毀強度為90.0MPa，其中抗H₂S和CO₂腐蝕的高鎳基合金套管^[3]井段為5018.03～5479.84m。2008年5月作業投產時Ф146mm×2.5m通井規在4147.76m遇阻，分析為套管變形。2008年7月29日使用CJ40多臂井徑測井儀進行檢測，發現在嘉陵江組4～5的鹽巖層段存在2段套管變形。其中4147.0～4151.0m套管變形最小內徑為138.8mm，生產管柱和封隔器無法按工程設計下至合金套管位置。井徑測井曲線及套管變形三維成像見圖2。為了保證修整后的套管抗擠毀強度^[3～5]以及修整后井筒的密封性能，經過多次技術論證，采用滾壓整形技術擴展變形套管通徑。

    2008年10月16～27日對套管變形段4147.0～4151.0m進行了滾壓整形修整施工。

    第1次整形：使用Ⅱ型滾壓脹頭(本體為Ф139mm，最大擴張為150mm)對變形內徑在138.8～146.0mm井段實施整形，脹頭在4148.09m遇阻后，地面打壓整形20多次，泵壓為20～35MPa。25MPa時整形進尺約10cm，以后再提高泵壓，無明顯效果，經過對地面工程參數分析認為井下工具出現故障，決定起鉆檢查。檢查發現工具液體過濾管被鉆桿絲扣密封膜堵塞，泄油器泄壓孔刺漏。

    第2次整形：在總結上次整形經驗的基礎上，改用直徑較小的Ⅰ型滾壓脹頭(本體為Ф136mm，最大擴張為Ф144mm)對變形內徑在138.8～144.0mm井段實施整形，對應電測深度在4148.0～4149.6m。脹頭在4148.22m遇阻后，地面打壓整形30多次，泵壓為20～35MPa。20MPa時整形有效果，累計進尺約110cm，整形至井深4149.32m鉆具懸重恢復正常，加深至4153.43m無遇阻顯示，整形結束。

    通井檢查：滾壓整形后用Ф140mm×4.26m通井規通井檢驗整形效果，通過套管變形段4147.0～4151.0m至井深4180m。通井過程在4149.32m附近(套管接箍)有遇阻顯示，分析為存在毛刺或套管回彈效應。

    整修套管毛刺：2008年10月31日下入Ф140mm銑錐，在4149.32m反復掃銑套管毛刺，起下阻卡小于5kN，繼續下鉆無阻卡，再用Ф140mm通井規通井無遇阻顯示，達到了投產井下工具的最小通井標準。整修套管毛刺后，套管狀況達到投產完井封隔器下井的要求。

    為了檢驗整形效果和了解整形后套管回彈情況，整形24h后用40臂井徑測井儀器復測，整形段套管內徑變化對比見表1。從表1中可以看出，套管變形嚴重井段4148.0～4148.6m的長軸徑值縮短1.3～3.6mm；短軸徑值增加2～9.7mm，具有較明顯的整形效果；井段4148.9～4149.3m整形效果不理想，該處為套管接箍，分析存在套管整形毛刺。

    1) 脹頭規格選擇要合理。脹頭型號應根據套管變形程度從小到大選擇；在自然狀態下，滾珠當量圓直徑(遇阻直徑)應大于整形套管內徑4～6mm，即一次整形量應控制在4～6mm，依次漸進達到整形的要求。

    2) 依據多次整形數值分析，滾壓整形屬于套管擠壓變形，變形后的回彈量在1.0～1.5mm之間，回彈量較小。對于不同鋼級和壁厚的套管進行整形量設計時，1次整形量應稍大于套管材質的彈性形變量。

    3) 該技術具有對鉆柱的強度要求低、整形阻力小、對整形鉆具和套管損傷小等優點。

[1] 王仲茂.油田油水井套管損壞的機理及防治[M].北京石油工業出版社，1994.

[2] 吳奇.井下作業工程師手冊[M].北京：石油工業出版社，2002.

[3] 何生厚.普光高含H₂S、CO₂氣田開發技術難題及對策[J].天然氣工業，2008，28(4)：82-85.

[4] 劉杰.川渝地區高酸性氣田完井投產技術及實踐[J].天然氣工業，2006，26(1)：72-75.

[5] 楊龍，高智海.套管內壁磨損對其抗內壓性能的影響[J].天然氣工業，2006，26(8)：83-85.

 

(本文作者：石俊生¹ 古小紅¹ 宋迎春² 李順林¹ 魏鯤鵬¹ 1.中國石化中原油田分公司采油工程技術研究院；2.中國石化集團華北石油局五普鉆井公司)