摘要：普光气田高含H₂S和CO₂，套管变形井井深、产层套管钢级高、套管壁厚，套管修复难度大，直接影响到后期增产作业和开发措施的实施。为此，提出采用套管滚压整形修复技术来实现套管变形井的投产。通过普光302井现场应用实例，介绍了滚压整形技术原理和施工工艺过程，提出了套管滚压整形胀头选择的建议：①胀头型号应根据套管变形程度进行从小到大的选择；在自然状态下，滚珠当量圆直径(遇阻直径)应大于整形套管内径4～6mm，即一次整形量应控制在4～6mm，依次渐进达到整形要求；②依据多次整形数值分析，套管挤压变形后的回弹量为1.0～1.5mm。对于不同钢级和壁厚的套管，整形量设计时，一次整形量应稍大于套管材质的弹性形变量。实践证明该技术具有对钻柱强度要求低、整形阻力小、对整形钻具和套管损伤小，是一种新型的套管整形技术。

关键词：普光气田；气井；套管；变形；滚压整形；修复技术

    国内外很多油气田在生产一段时间后，因地应力变化、蠕变性岩层蠕变、注水开发、流体腐蚀等因素的影响，很多油气井发生了不同程度的套管损坏^[1]，制约了油气井正常压裂、酸压、补孔等增产作业工艺措施的实施，严重地影响了油气田的开采速度和最终采收率。普光气田采气工程设计采用一体化酸压生产管柱投产，“5.12”汶川大地震前后，因地震诱导盐膏地层蠕变，数十口气井的套管发生不同程度的变形，少数气井一体化酸压生产管柱难以实施，投产难度大。由于普光气田井深，使用的产层套管直径大、钢级高、管壁厚，同时高含H₂S和CO₂的气井修复套管工艺必须考虑井身结构的完整性和气密封能力，套管修复难度大。套管滚压整形技术具有整形阻力小、对钻柱的强度^[2]要求低、对套管损伤小等优点，是一种新型的套管整形技术。

    套管滚压整形工具，是在传统的梨型整形工具基础上研制而成的实用型工具，经过室内实验和现场应用不断完善而形成的配套新技术。变径滚压整形修复技术原理：地面泵车产生的水动力通过钻杆柱传递到井下液压变径滚压整形工具总成，水力锚在液压作用下锚定在套管壁上建立支点，液体压力通过动力液缸总成转换成机械能，推动变径滚压整形胀头下行，滚珠依靠与套管之间的摩擦力上行，每排滚珠组合成的当量圆逐渐变大，扩胀变形套管。上提钻具时，1口井可重复多次上述程序，完成整个变形段的整形任务。滚压整形管柱组合及整形原理见图1。

    该井位于川东断褶带普光构造，2007年6月采用Ф177.8mm气密封套管完井，人工井底为5467m，套管钢级为TN110S，壁厚为12.65mm，抗挤毁强度为90.0MPa，其中抗H₂S和CO₂腐蚀的高镍基合金套管^[3]井段为5018.03～5479.84m。2008年5月作业投产时Ф146mm×2.5m通井规在4147.76m遇阻，分析为套管变形。2008年7月29日使用CJ40多臂井径测井仪进行检测，发现在嘉陵江组4～5的盐岩层段存在2段套管变形。其中4147.0～4151.0m套管变形最小内径为138.8mm，生产管柱和封隔器无法按工程设计下至合金套管位置。井径测井曲线及套管变形三维成像见图2。为了保证修整后的套管抗挤毁强度^[3～5]以及修整后井筒的密封性能，经过多次技术论证，采用滚压整形技术扩展变形套管通径。

    2008年10月16～27日对套管变形段4147.0～4151.0m进行了滚压整形修整施工。

    第1次整形：使用Ⅱ型滚压胀头(本体为Ф139mm，最大扩张为150mm)对变形内径在138.8～146.0mm井段实施整形，胀头在4148.09m遇阻后，地面打压整形20多次，泵压为20～35MPa。25MPa时整形进尺约10cm，以后再提高泵压，无明显效果，经过对地面工程参数分析认为井下工具出现故障，决定起钻检查。检查发现工具液体过滤管被钻杆丝扣密封膜堵塞，泄油器泄压孔刺漏。

    第2次整形：在总结上次整形经验的基础上，改用直径较小的Ⅰ型滚压胀头(本体为Ф136mm，最大扩张为Ф144mm)对变形内径在138.8～144.0mm井段实施整形，对应电测深度在4148.0～4149.6m。胀头在4148.22m遇阻后，地面打压整形30多次，泵压为20～35MPa。20MPa时整形有效果，累计进尺约110cm，整形至井深4149.32m钻具悬重恢复正常，加深至4153.43m无遇阻显示，整形结束。

    通井检查：滚压整形后用Ф140mm×4.26m通井规通井检验整形效果，通过套管变形段4147.0～4151.0m至井深4180m。通井过程在4149.32m附近(套管接箍)有遇阻显示，分析为存在毛刺或套管回弹效应。

    整修套管毛刺：2008年10月31日下入Ф140mm铣锥，在4149.32m反复扫铣套管毛刺，起下阻卡小于5kN，继续下钻无阻卡，再用Ф140mm通井规通井无遇阻显示，达到了投产井下工具的最小通井标准。整修套管毛刺后，套管状况达到投产完井封隔器下井的要求。

    为了检验整形效果和了解整形后套管回弹情况，整形24h后用40臂井径测井仪器复测，整形段套管内径变化对比见表1。从表1中可以看出，套管变形严重井段4148.0～4148.6m的长轴径值缩短1.3～3.6mm；短轴径值增加2～9.7mm，具有较明显的整形效果；井段4148.9～4149.3m整形效果不理想，该处为套管接箍，分析存在套管整形毛刺。

    1) 胀头规格选择要合理。胀头型号应根据套管变形程度从小到大选择；在自然状态下，滚珠当量圆直径(遇阻直径)应大于整形套管内径4～6mm，即一次整形量应控制在4～6mm，依次渐进达到整形的要求。

    2) 依据多次整形数值分析，滚压整形属于套管挤压变形，变形后的回弹量在1.0～1.5mm之间，回弹量较小。对于不同钢级和壁厚的套管进行整形量设计时，1次整形量应稍大于套管材质的弹性形变量。

    3) 该技术具有对钻柱的强度要求低、整形阻力小、对整形钻具和套管损伤小等优点。

[1] 王仲茂.油田油水井套管损坏的机理及防治[M].北京石油工业出版社，1994.

[2] 吴奇.井下作业工程师手册[M].北京：石油工业出版社，2002.

[3] 何生厚.普光高含H₂S、CO₂气田开发技术难题及对策[J].天然气工业，2008，28(4)：82-85.

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[5] 杨龙，高智海.套管内壁磨损对其抗内压性能的影响[J].天然气工业，2006，26(8)：83-85.

 

(本文作者：石俊生¹ 古小红¹ 宋迎春² 李顺林¹ 魏鲲鹏¹ 1.中国石化中原油田分公司采油工程技术研究院；2.中国石化集团华北石油局五普钻井公司)