遼寧石油化工大學繼續教育學院論文稠油熱采井大修技術研究與應用摘要隨著油田開發的不斷深入，遼河油田采油井和注水井套管的損壞情況已越來越嚴重，并直接影響到了油田的穩產、上產。因此研究“套損”原因及“套損”機理，采取積極有效的預防措施，采取完善合理的修復治理工藝，使“套損”停產井恢復原有產能已是亟待解決的問題。針對這一現狀，提出了稠油熱采井大修技術的研究。此項課題包括套損機理的研究和一系列套損井修復復產技術的研究與應用。針對遼河油田的特點而研究應用的多項修復復產技術，包括套管補接工藝技術、套管水力整形技術、大通徑無接箍套管加固完井技術、電潛泵和電纜打撈磨銑工具的研制、熱采側鉆井小井筒內磨銑及打撈工具的研制等。這些工藝技術將彌補中淺層套損井開窗側鉆成本較高的現狀，即可應用于中淺層套損井，也適用于中深層的套損井。它們不但能夠滿足熱采井的生產需要，而且與開窗側鉆、取換套管相比，成本相對較低、周期較短，能在不打更新井、側鉆井的情況下完善地下開發井網。現場試驗證明，這些技術的確能夠針對遼河油田的實際情況，有效恢復部分因套損嚴重而停產的油水井的生產，是遼河油田后期上產中決套損井復產問題的有效、經濟、適用的修井工藝技術。關鍵詞：套損；防治措施；大修復產；效益分析Research and application of Heavy oil thermal recoverywells overhaul technologyABSTRACTWith the deepening of oil field development，Liaohe Oilfield， production wells and injection wells，the damaging has become more and more serious damage， And directly affects the output of the oil fields，on the middle class，so study sets loss causes and casing damage mechanism，taking active and effective preventive measures，Taking to improve the management of a reasonable repair process，The casing damage to restore the Original production capacity of wells is a serious problem，In response to this status，raising A heavy oil thermal recovery wells technology， Topics include the mechanism ofcasing damage and a series of well casing damage repair complex production technology research and application.Considering Liaohe oil field of the characteristics and researching a number of repair complex production technologies， Including the casing Premium accessec technology Plastic casing of hydraulic technology，Chase Drive Coupling casing without reinforcement Completion Technology，Electric submersible pump and cable salvage Development Milling Tools、Thermal recovery side drilling and milling small bins salvage Development Tools，andso on. These technologies will be set to make up for losses in the shallow wells drilled Sidetracking costly status 、It can be used in shallow wells casing damage，Also applies to the casing damage in deep wells. They are not only able to meet the thermal recovery of the production wells 、Sidetracking with fenestration， Compared to check for casing、 low cost Relatively 、Shorter cycle、Can not play well update、Side of the case of drilling development wells to improve the underground network. Field test to prove，Indeed these technologies are able to cater for the actual situation of Liaohe Oilfield，resumption of some sets of loss effective due to serious and stop the production of oil wells，Liaohe Oilfield，the latter is the production well casing failure to address the issue of resumption of production of an effective，economic，and technology applicable workover.KEYWORDS：Sets loss；Effective preventive measures；Damage repair；Benefit analysis前 言遼河油田稠油資源比較豐富，其儲量和產量均超過了總儲量和產量的三分之一，因此稠油熱采開發是遼河油田最基本的生產措施。在熱采開發的稠油井中，注蒸汽熱采井已占總井數的 2/3 以上。盡管循環注蒸汽熱采稠油是一種非常有效的開采手段，但它對生產套管和井眼鄰區的巖層結構都會有一定程度的傷害，使井下套管的工作條件變得極為惡劣，將大大縮短套管的使用壽命。井筒內過熱的蒸汽使地層及其套管溫度升高，對套管產生相當大的熱應力，此熱應力可能使套管產生彎曲變形或斷裂，導致油井停產或油井報廢，造成極大的經濟損失。遼河油田每年有 300400 口套損井產生，其中稠油熱采井達到 80%以上。因此開展注汽熱采井套管的損壞機理研究，找出造成注汽井套管損壞的主要原因，制定和實施有效的防治措施，盡可能減輕注汽熱采對油層套管的損壞作用，延長稠油井的壽命，對提高稠油熱采效益具有重要意義。針對遼河油田目前套損井日趨上升，尤其是熱采井更為突出的現狀，及中淺層套管損壞采取取換套修復、中深層套損嚴重井只能開窗側鉆、油層中部套管損壞采取磨銑下篩管或開窗磨銑下篩管修復的現狀，提出了稠油熱采井大修技術的研究。此項課題通過對遼河油田油水井套管損壞情況的全面調查研究，及對熱采井井筒應力場的分析，找到了造成稠油熱采井套管損壞的主要原因，并提出相應的預防措施。同時針對遼河油田的特點而研究應用了多項修復復產技術，包括套管補接工藝技術、套管水力整形技術和大通徑無接箍套管加固完井技術等。通過本課題的研究將解決中淺層、中深層套管損壞的修復難題，并降低修井成本，提高修井成功率。現場試驗證明，這些技術的確能夠針對遼河油田的實際情況，有效恢復部分因套損嚴重而停產的油水井的生產，是遼河油田后期上產中解決套損井復產問題的有效、經濟、適用的修井工藝技術。20目錄稠油熱采井大修技術研究與應用1摘要1ABSTRACT2前 言3第一章 熱采井套損原因分析及防治措施11.1 熱采井套損狀況調查11.2 熱采井套損原因分析21.2.1 熱應力作用21.2.2油井出砂造成套管損壞的結論31.2.3 其他影響因素31.2.4 油層出砂4第二章 稠油熱采井大修復產技術62.1 概述62.2 套管補接工藝技術62.2.1 套管補接工藝原理62.2.2 套管補接技術的適用范圍72.2.3 套管補接技術的完善與配套工具的研制72.2.4 套管補接技術流程圖82.2.5 襯管補接后的技術指標92.3 套管水力整形技術102.3.1 工作原理及工具結構102.3.2 技術特點112.3.3 適用范圍122.3.4 技術參數122.4 套損井大通徑尾管加固完井技術122.4.1 工藝原理122.4.2 適用范圍122.4.3 技術特點132.5 電潛泵和電纜打撈磨銑工具的研制142.5.1 多功能電纜（鋼絲繩）打撈器142.5.2 電泵本體高效引錐磨鞋142.5.3 電泵套銑打撈工具142.5.4 電泵外殼高強度公錐142.5.5 電泵分離器高強度公錐152.5.6 電泵離子雙滑塊打撈矛152.6 小井筒內打撈磨銑工具的研制152.6.1 研究目的及意義152.6.2 小井筒內管、桿、泵類打撈工具162.6.3 小井筒磨銑工具162.6.4 小井筒內整形工具162.6.5 小井筒內打撈磨銑工具的輔助工具17結 論18參考文獻19謝辭20第一章 熱采井套損原因分析及防治措施遼河油區的地理面積廣闊，地質構造復雜，油藏類型豐富，是一個以稀油、稠油、高凝油為主要開發對象的復式油氣區。其中稀油和高凝油油藏共有 114 個單元，按開采方式和儲層巖性劃分可分為五種類型：中高滲透注水砂巖油藏（27 個單低滲透油藏（11 個單元）、復雜斷塊油藏（46 個單元）、天然能量開發油藏（15 個單元）和特殊巖性油藏（15 個單元）。稠油油藏共有 68 個單元，按開采方式和油品特性分為五種類型：天然能量開發油藏（9 個單元）、常規注水油藏（11 個單元）、普通熱采油藏（38 個單元）、特稠油油藏和超稠油油藏（各 5 個單元）。經過 30 多年的不斷開發，不同區域和不同地質、工程和管理條件下的油（水）井，隨著生產時間的不斷延長及開發方案的不斷實施和不斷調整，特別是實施注水開發的砂巖油藏井和實施蒸汽吞吐的稠油、超稠油井，其套管技術狀況已逐漸變差，甚至損壞至使許多井不能正常生產，注采系統不能正常運行，從而影響了整個油區的穩產、上產。1.1 熱采井套損狀況調查通過遼河油田五個地區稠油區塊調查的 3860 口熱采井，發生套管損壞的有 489 口，占 12.64%。有的主力區塊套管損壞程度還很嚴重，詳細統計見表 1-1、表 1-2。近年來，隨著注汽輪次的增加，套損形式更加嚴峻，如 1990 年開始整裝開發的洼 38 塊，套損率已高達 40%，杜 32 塊、杜 84 塊也達到近 30%，并且還有發展的趨勢。在幾種套損類型中，套管變形的比率為 84.7%、套管錯斷的比率為 10.5%，套管漏失的比率為 4.8%。表 1-1 “八五”期間遼河油田各個區塊套管損壞情況明細表表 1-2 2007 年高升油田各個區塊套管損壞情況明細表1.2 熱采井套損原因分析1.2.1 熱應力作用為了獲取熱采井所需要的套管和地層的物理參數，以便進行地層和套管的熱膨脹和熱應力計算，我們對熱采井套管的熱膨脹系數、熱彈性模量和地層巖石的熱膨脹系數進行了實際測試。試驗所測得的 7，壁厚 8.05mm，鋼級 N80 套管熱膨脹系數、熱彈性模量、屈服極限、強度極限及泥巖和砂巖的熱膨脹系數見表 1-3、1-4、1-5、1-6所示。表 1-3 7壁厚 8.05mmN-80 鋼級套管熱膨脹系數試驗結果表 1-4 7壁厚 8.05mmN-80 鋼級套管熱彈性模量試驗結果表 1-5 泥巖試樣膨脹試驗結果表 1-6 砂巖試樣膨脹試驗結果目前所開發的油田，出砂層多為弱膠結的疏松巖砂層。從力學上講出砂原因可概括如下：油流的機械力先將油層局部結構破壞，變成無膠結的散砂；油流將散砂攜帶走，先在炮孔附近形成空洞；空洞出現后，造成局部應力集中，對油層結構進一步破壞。在固定產液速度下，油層結構的破壞局限在一定半徑范圍內。由于埋藏深部的油層所受的垂向應力大，當油層大量出砂后，上覆層失去巖層支撐，產生垂向變形。油層出砂在其頂部附近，隨出砂時間延長逐漸形成空洞。洞頂開挖后，首先引起洞頂巖石的塌落，當塌落到一定程度后，形成自然拱。1.2.2油井出砂造成套管損壞的結論如果原始井水泥固結良好，油井開采過程地層出砂，水泥環周圍首先形成空洞。當油層井段溫度高于 300時，套管內壁超過熱彈性屈服極限，而此時水泥環所受熱應力已超過本身的屈服極限值，周圍形成空洞的水泥環很容易破壞。一旦水泥環破壞套管失去約束，在熱應力作用下將發生失穩變形。變形的形式取決于失去水泥環約束的程度。（1）當油層射孔段由于出砂，使局部套管外水泥環破壞時，熱應力造成套管在壓縮力作用下形成局部彎曲。（2）套管產生彎曲，尤其在套管柱下部，壓縮力最大，彎曲最嚴重。在套管截面上的壓縮應力分布不均勻，彎曲管壁外層的壓縮應力最大。往往在局部壓縮力集中的地方，壓縮力超過屈服強度而破壞。（3）套管周圍掏空部分失去約束，熱膨脹作用發生熱變形是明顯的，是導致注蒸汽熱采井套管變形損壞的重要原因。1.2.3 其他影響因素1.封隔器失效注汽熱采井封隔器失效，套管受高溫的深度加長，熱膨脹應力在套管軸向的分布加長，造成水泥破壞的幾率增大，套管失去約束的部位增多，套管變形損壞的可能性增大。封隔器失效不僅影響套管的使用壽命，而且降低熱采效率。所以必須使用可靠的注熱蒸汽的封隔器，一旦封隔器失效立即停止注汽。2.預拉應力不合理或未達熱應力要求我們曾經通過使用套管強度校核程序比較了三種情況套管的受力和強度情況：（1）套管未提拉預應力或預應力偏小，將產生的軸向應力將造成套管的撓性失穩或局部膨脹變形，嚴重時導致損壞。（2）據研究分析套損井口拉力 108 噸偏小，只能滿足井底蒸汽為 300的生產情況。實際注汽參數下井底蒸汽的溫度多數都超過 300，一般在 320以上。3.注汽參數不合理在蒸汽吞吐采油階段，多周期注汽，尤其在不正常注汽過程中，注注停停，套管柱熱漲冷縮，反復承受壓縮-拉張-壓縮-拉張，反復多次后，產生疲勞損壞，易在接頭螺紋套管永久性變形，意味著套管在載荷作用下，應力已超過套管材料的屈服極限值。熱采套管在封隔器以下處于 300左右熱蒸汽中，由于熱膨脹效應將使套管產生熱膨脹。受熱膨脹的套管如果無約束時，套管不會產生熱應力，只有伸長變形。如果受熱套管受到約束時，自然產生較大熱應力。注汽熱采井套管在井內，內壁無約束，管外壁全井由水泥與地層固結，套管受熱應力作用也就不可避免。水泥環與地層膠結良好時，主要由套管本身所受熱應力來考核其強度。通過熱應力場計算分析，當套管 300多的溫度下服役，從本身所受的熱應力看，在注汽加熱帶燜井過程中，熱應力只是在套管內壁點超過材料熱彈性屈服極限，由于套管受到水泥環和地層約束，不會發生永久性變形而破壞。當水泥環固結不均勻或后期失效，套管熱應力與熱變形較大，套管應力將大面積地超過套管材料的屈服極限，容易使套管變形破壞。例，遼河油田 45-025-212 井第四周期注汽參數為例，分析套管中間段周圍掏空情況套管的熱應力與熱變形。注汽溫度 330，注汽壓力 12.8MPa，發生在套管內壁的最大應力值為 602MPa，最大膨脹變形為 2.078mm。油井進行蒸汽吞吐作業比蒸汽驅連續注汽套管損壞要嚴重。主要原因是多周期吞吐作業過程中，套管反復加熱、冷卻、再加熱、再冷卻，熱應力造成套管受壓縮，受拉伸，再壓縮，再拉伸反復疲勞損傷。絲扣螺紋斷裂強度、滑脫強度和疲勞強度受吞吐作業的周期影響尤其重大，因為較管體來說，絲扣更薄弱。1.2.4 油層出砂1.油層出砂造成套管損壞的機理遼河油田對油井的出砂量進行了統計，作了出砂量與套損的相關性分析，發現隨出砂量增大，套損幾率上升。處出現疲勞斷裂。（1）注注停停，會縮小實際工作注汽周期的次數。（2）嚴格按最佳注汽參數操作，否則將加速套管損壞。（3）在同一注汽周期內，由于每天的注汽壓力及流量都不同，甚至差別很大，造成井底蒸汽的溫度在同一注汽周期內也有很大變化，這也是一個造成應力疲勞的重要原因。在一個注汽周期內各天中的井底蒸汽溫度可能相差在 30，甚至更高。套管在同一注汽周期內也承受著疲勞載荷，將加速套管損壞。（4）由于有些井口壓力較大，注汽壓力偏高和流量偏低，使井底溫度偏高，嚴重危及套管的使用壽命，注汽參數不合理。2.地層熱膨脹徑向力影響加速套管變形損壞水泥環固結良好，同時嚴格遵守設計的注汽溫度，地層的熱膨脹對套管擠壓應力影響不大，但水泥環在局部形成的空穴將造成套管的膨脹變形，這是發生應力疲勞和應力腐蝕的主要部位。當水泥環局部破壞時，熱膨脹造成的不均勻徑向載荷將為撓性失穩提供較大的徑向力，在軸向熱應力的共同作用下，加速管體失穩。第二章 稠油熱采井大修復產技術2.1 概述遼河油田油水井大修工藝技術隨著油田開發過程的不斷發展完善，其工藝技術已由簡單的打撈、堵封竄、沖砂防砂等發展到目前的解卡打撈、整形加固、套管補貼、取換套管、套管內側鉆等十幾項修復與報廢工藝技術。但由于油水井井下狀況的不斷復雜化和套損井的數量和類型的不斷增多，出現了越來越多的套損井修復如采用現有的修井技術將會產生過多負面影響的情況。本項目針對遼河油田的特點而研究應用了多項修復復產技術，包括套管補接工藝技術、套管水力整形技術、大通徑無接箍套管加固完井技術、電潛泵和電纜打撈磨銑工具的研制、熱采側鉆井小井筒內磨銑及打撈工具的研制等。這些工藝技術將彌補中淺層套損井開窗側鉆成本較高的現狀，不但能夠滿足熱采井的生產需要，而且與開窗側鉆、取換套管相比，成本相對較低、周期較短，能在不打更新井、側鉆井的情況下完善地下開發井網。其中套管補接工藝技術與套管開窗側鉆工藝相比，每口井投入的修井成本只是套管開窗側鉆井的 1/31/2，修井周期也可縮短 510 天。按每口側鉆井投入修井成本 55萬元計算，采用套管補接技術每口井可節約修井成本 1525 萬元；與取換套管相比，可節約套管套銑時間并節省固井費用，避免了套管回接過程中丟魚頭的困難。2.2 套管補接工藝技術2.2.1 套管補接工藝原理該套補貼工具由地面泵（水泥車或泥漿泵）提供給井下動力密封工具動力，投球打壓后，使動力密封工具開始動作，由此帶動動力密封加固器兩端的上、下脹管器，進行相對運動（下面脹管器先動，上面脹管器后動）。達到一定的額定壓力（812MPa），運動至一定程度后上、下脹管撐脹開上、下套管密封器，迫使套管密封器錨定貼附在套管壁上。由于套管密封器金屬材料的特殊性，使其不僅能牢固地錨定在管內壁上，而且能產生密封作用，使被損壞的套管能重新承受起原來能承受的壓力，并形成一個完整的通道。當地面壓力達到額定壓力后（1620MPa），動力密封工具與密封加固器（補貼管）丟手，從而完成損壞套管的加固密封工藝。其工作原理如圖 2.1 所示，整體結構如圖 2.2所示。圖2.1 補接工具工作原理示意圖圖2.2 補接工具結構示意圖2.2.2 套管補接技術的適用范圍套管補接技術適用于以下幾種情況：（1）套管因腐蝕而出現孔洞的套損井；（2）套管出現裂縫、套管絲扣脫扣的套損井；（3）套管因地層蠕變等地質因素而錯斷的井；（4）需要封堵原射孔井段的井。2.2.3 套管補接技術的完善與配套工具的研制針對遼河油田的特點，研究的套管補接工藝技術及配套工具主要有：1.套管磨銑、修整技術的完善與工具配套針對長井段的套管彎曲及損壞，靠單一的銑錐進行磨銑往往磨銑后存在著模擬通井規（L=810m）通井遇阻的現象，給補貼管及補貼工具的順利入井帶來困難。通過高效套管磨銑、修整技術的完善與工具配套解決了這一難題。（1）套管磨銑、修整工具的構成：高效復合式銑錐、套管修整器、短節及領眼磨鞋等構成。（2）鉆具組合：領眼銑鞋鉆鋌（2030m）鉆桿方鉆桿高效復合式銑錐（或領眼磨鞋）短節套管修整器短節套管修整器短節套管修整器鉆桿方鉆桿。2.套管補貼前后找漏驗竄及試壓技術的完善與工具配套針對封隔器與節流閥不匹配造成找漏管柱及試壓管柱穩不住壓的現狀，研制出了新型節流閥，并使得兩者動作相匹配，達到找漏、試壓的現場要求。（1）找漏驗竄管柱及試壓管柱的工具構成：K341-150 封隔器、K341-112 封隔器、XTF-128 封隔器、XTF-90 封隔器與新型節流閥。（2）管柱組合：找漏驗竄管柱：球座封隔器（K341-x）節流閥油管（1020m）封隔器（K341-x）油管（或鉆桿）。試壓管柱：球座封隔器XTF-128（90）節流閥油管（1020m）封隔器（XTF-x 或 K341-x）油管（或鉆桿）。3.補貼管打撈、磨銑技術的完善與工具的研制針對已存在的套管補貼井在一定周期內會出現新的套損或落物，甚至原有補貼井段漏失，原有補貼管對后期作業會產生影響或沒有存在的必要的井，結合補貼管結構特點，研制了補貼管磨銑、打撈工具，實現了補貼管的磨銑、打撈，消除了補貼井后期修復，補貼管給修井作業帶來的影響。（1）補貼磨銑、打撈工具的構成：139.7mm（51/2）套管：120mm 高效引錐磨鞋100mm 多功能高提拉打撈矛。177.8mm（7）套管：156mm 高效引錐磨鞋140mm 多功能高提拉打撈矛。（2）鉆具組合：磨銑：高效引錐磨鞋鉆鋌（2030m）鉆桿方鉆桿。打撈：高提拉打撈矛鉆桿方鉆桿。4.熱采井耐高溫、防滑脫套管補貼技術的完善針對熱采井套管損壞，為了使套管補貼后耐高溫、防滑脫，延長生產周期，對補貼管兩端的軟金屬合金進行了材質與結構的改變，滿足了熱采井生產的需要，實現熱采井井下補貼管的對接，達到熱采井套管補貼后延長生產周期的目的。2.2.4 套管補接技術流程圖套管補接工藝技術流程圖如圖 2.3 所示： 圖2.3 管套補貼工藝技術流程圖2.2.5 襯管補接后的技術指標襯管補接后的技術指標為：（1）7套管襯管補接后： 內通徑：min143mm；抗沖擊力：F=300350KN；抗內、外壓力：P15MPa。（2）51/2套管襯管補接后： 內通徑：min100mm；抗沖擊力：F=300350KN；抗內外壓力：P15MPa。襯管補接工藝過程示意圖如下：圖2.4 襯管補接工藝過程示意圖2.3 套管水力整形技術2.3.1 工作原理及工具結構套管水力整形技術由下列工具組成：分瓣式脹管器、液缸和防頂扶正裝置等，如圖2.5 所示。在工作時，依次將分瓣式脹管器、液缸、和防頂扶正裝置連接好用油管將其下到套管的變形井段頂部，通過地面泵車向油管內打壓，液缸的反向推力由防頂扶正裝置和油管承擔。在向油管內打壓的同時，液體壓力也同時驅動防頂扶正裝置的錐體將卡瓦撐開并錨定在套管上，壓力越高錨定力越大。連接在分瓣式脹管器上的液缸將動力液的壓力轉換成軸向機械推力推動分瓣式脹管器擠脹套管的變形部位（作用原理與梨形脹管器相同），使其復原。當液缸走完一個行程，則變形部位被修復一個行程的長度。如果變形部位較長，則需要在修復一個行程的長度之后，重新提放管柱，將其放到沒被修好的部位重新打壓擠脹，直到脹管器能夠順利通過變形部位為止。圖2.5 套管水力整形工具結構圖2.3.2 技術特點套管水力整形技術的主要特點：（1）分瓣式脹管器具有防卡功能，它主要由分瓣式整形體和支撐芯軸兩大部分組成，當脹管器由于推力過大嵌入套管變形部位被卡住時，上提管柱可先將支撐芯軸上提一定距離，使分瓣式整形體內部失去支撐，外徑收縮，被解卡提出。（2）防頂扶正裝置實際上是一種卡瓦式水力錨，它與錨爪式水力錨的不同特點是錨定力大，且不宜造成管柱卡，即使發生問題也容易及時處理。（3）多級液缸串聯使用，整形力大，單次徑向整形量大；脹管器有效整形體長，被修復的部位直線度高。2.3.3 適用范圍目前我們只研制出適用于 178mm 套管的一種水力整形工具，只能對 178mm 的變形套管進行修復工作。適用于套管壁厚 8.059.19mm；適用于最大徑向變形量20mm（即套管變形部位最小內徑為：140 mm），且變形部位無破損。2.3.4 技術參數套管水力整形技術的主要技術參數：（1）脹管器最大外徑：145mm、148mm、155mm；脹管器有效長度：450mm。（2）液缸最大外徑：140mm；最大行程：400mm；工作壓力：20MPa。（3）防頂扶正裝置最大外徑：140mm；工作壓力：20MPa。（4）單次最大整形長度：400mm；單次最大整形量：10mm。2.4 套損井大通徑尾管加固完井技術2.4.1 工藝原理套損井大通徑尾管加固完井技術采用了一種新型的大通徑無接箍套管，該套管采用特殊材質和合適的壁厚，由套管公螺紋、套管母螺紋構成。無接箍套管通過特殊的公、母螺紋旋轉進行聯接從而形成無接箍套管柱，其套管連接部位采用特種梯型螺紋連接，并通過專用提升短節起下套管。修井作業過程中，在鉆、磨銑和通井規（910m）通井后，可方便的將以上管串下入到套管內或套管以下的裸眼內，特制大通徑懸掛器通過壓液產生強大的推動力或提放管柱倒扣，均勻漲開卡瓦牙，錨定后丟手機構被釋放，完成丟手功能，再進行碰壓固井，從而完成該井的大通徑尾管加固。2.4.2 適用范圍大通徑尾管加固完井技術的適用范圍：（1）套管多點變形型井；（2）套管嚴重彎曲變形井；（3）套管因地層蠕變等地質因素而錯斷的井；（4）需要封堵原射孔井段的井；（5）井下落物復雜無法打撈被迫開窗側鉆的井。大通徑無接箍套管由無接箍套管公螺紋和套管母螺紋的配合聯接形成無接箍套管聯接螺紋。通過聯接螺紋的聯接，而形成套管柱。在形成套管鞋（內有阻流板）無接箍套管柱懸掛器（大通徑）管串的情況下，適用于兩大類型：（1）139.7mm 和177.8mm 套管長井段套損井；（2）139.7mm 和177.8mm 套管開窗側鉆井。2.4.3 技術特點1.改造傳統的完井方式目前，開窗側鉆井大部分采用的是：7套管掛 5尾管完井方式和 51/2掛 4。它們的最大缺點是：懸掛器內徑為108mm，127mm（壁厚 7.52mm）的套管內徑為112mm，102mm（壁厚 8mm）的套管內徑為86mm，因此70mm 大泵（接箍外徑108mm）和大直徑措施工具都無法下入。新型無接箍套管加固完井技術則采用了無接箍的139.7mm 套管（內徑121mm）和特殊懸掛器（重新研制內徑為121mm）進行完井，從而能夠保證蒸汽驅注入井分層注采和大泵強抽工藝的實現，滿足蒸汽驅及分層注采工藝的方案要求。2.完井管柱設計為了滿足熱采井的工藝要求，對139.7mm 套管進行無接箍化處理（139.7mm 套管接箍外徑156mm，管體外徑139.7mm），即將原139.7mm 套管接箍及外螺紋去掉，套管上下端重新加工特種雙梯扣連接螺紋，考慮到連接強度問題，采用壁厚為9.17mm 或 10.54mm 厚壁套管（內徑121.36mm 或內徑118.62mm）。施工時通過常用普通吊卡起下139.7mm 套管。3.尾管懸掛器結構設計為了滿足汽驅工藝要求，所設計的專用尾管懸掛器應該具備以下幾個特點：（1）適應固井后坐封的井筒條件，坐封、丟手過程同時完成（對預應力完井的采用倒扣式丟手保管柱上提預應力要求），同時配有強制丟手機構，確保管柱順利起出；（2）丟手后保證內通徑為121mm；（3）高溫條件下錨定；（4）丟手后具有大坡口引入魚頂（從177.8mm 套管內通徑引至139.7mm 套管內通徑），以方便管柱起下。新型無接箍套管加固完井技術中139.7mm 套管與177.8mm 套管之間用永久型大通徑（內通徑121mm）耐高溫尾管懸掛器錨定，同時實現丟手（配有強制丟手機構保證送入管柱與完井管柱順利丟開），丟手后上端引斜口直徑達到最大值，即從177.8mm 套管內徑引至139.7mm 套管內徑，以方便管柱順利起下。該工藝配套的尾管懸掛器經專門設計，主要工作原理是通過高壓液產生強大的推動力，均勻漲開卡瓦牙，起到錨定作用，當壓力達到一定值時，丟手機構被釋放，完成丟手功能。4.注汽井完井方式與方法如果是注汽井，則必須進行完井方式改造，同時套管外必須采用水泥固井，用于滿足注汽井長期注汽的要求。注汽井完井方式設計為：下地錨、139.7mm 無接箍套管（無接箍套管至井底）、預應力補償器和大通徑尾管懸掛器（油頂以上 100m），套管外采用水泥固井（固井前對油層進行暫堵）實施預應力完井，采用射孔完成。在采油井上同樣可以采用水泥固井射孔方式完井。2.5 電潛泵和電纜打撈磨銑工具的研制2.5.1 多功能電纜（鋼絲繩）打撈器多功能電纜（鋼絲繩）打撈工器，是在外鉤和內鉤的基礎上，增加了芯軸、撥鉤，并能通過旋轉使電纜（鋼絲繩）進入外筒腔。同時，具有磨銑切斷電纜功能。實踐應用表明，該工具在電纜（鋼絲繩）打撈過程中能減少打撈工具入井次數，提高單井撈獲成功率，相對縮短修井周期 57 天。2.5.2 電泵本體高效引錐磨鞋電潛泵事故井的各種解卡措施都無效或無明顯作用時，最后采用特制的引錐磨鞋將電潛泵的本體鉆磨，從而有效解除卡阻，使油井的產能恢復或維持一定的產能。2.5.3 電泵套銑打撈工具電潛泵的電機、泵組外徑一般都較大，在套管中特別在油層井段以內，套管內徑相對較小（一般為124.3mm 左右），而泵組外徑一般在98101.6mm 左右，電機最大外徑一般在107115mm 左右，而機泵組內部無法打撈，只有在外部打撈。因此我們設計了一種特殊的工具，用套銑打撈的方法將電潛泵從事故井中取出。2.5.4 電泵外殼高強度公錐電潛泵故障井的處理原則是“以撈為主，銑磨為輔，撈磨結合，解體處理”。因此打撈類工具是施工中應用最廣泛，使用次數最多，應用品種、規格最全的專用工具。公錐是一種專門從油管、鉆桿、套銑管、封隔器、配水器、配產器等有孔落物的內孔進行造扣打撈的工具。這種工具對于帶接箍的管類落物，打撈成功率較高。公錐與正、反扣鉆桿及其他工具配合使用，可實現不同的打撈工藝。2.5.5 電泵分離器高強度公錐該套工具是專門用于打撈電潛泵分離器的有效工具。它的工作原理是將公錐放入電潛泵分離器之后，加適當的鉆壓，并轉動鉆具，迫使打撈絲扣擠壓吃入分離器內壁進行造扣。當所造之扣能承受一定的拉力和扭矩時，可采取上提或倒扣的辦法將分離器撈出。2.5.6 電泵離子雙滑塊打撈矛滑塊撈矛是一種在落魚魚腔內進行打撈的不可退式工具。主要用于打撈油管、鉆桿、套銑管、封隔器、配水器、配產器等有通孔的下井工具。可對落魚直接進行打撈，又可進行倒扣，還可配合震擊器進行震擊解卡。我們針對打撈電潛泵的工作特點，設計了一種雙滑塊打撈矛。它的工作原理是當撈矛滑塊卡瓦牙進入魚腔一定深度后，卡瓦牙塊在自重作用下，沿牙塊滑道下滑與魚腔內壁接觸，上提鉆柱，卡瓦牙與魚腔內壁的接觸摩擦力增大，斜面向上運動所產生的徑向分力迫使卡瓦牙咬入魚腔內壁，隨上提負荷的增大而咬入深度越深咬緊力也越大。2.6 小井筒內打撈磨銑工具的研制2.6.1 研究目的及意義對于大多數套管損壞井，常規套管修復技術已形成一套完較整的、切實可行的“套損”修復工藝技術，使部分因“套損”而停產的井能恢復其原有產能。但是，對于套損嚴重的熱采井，由于井下情況特別復雜，進行井下作業打撈、磨銑、整形、倒扣、套銑等均無效，而且又多發生在油層頂界 300800m，只能靠開窗側鉆技術以恢復其產能。開展套管開窗側鉆工藝技術以來，遼河油田的側鉆井已經超過 1600 余口，而且逐年增多，這些經側鉆后恢復生產的油井，由于側鉆后井斜較大、固井質量差及井筒內徑小的因素，同樣有套管損壞和井下落物的存在。據不完全統計分析目前側鉆后的油井已有90120 口井進行過不同程度的的修復，修復的主要原因主要有套管變形或損壞和井下落物（桿類、管類、繩類及封隔器）兩種。對于越來越多的側鉆井修復問題已經是一個亟待解決難題，基于側鉆后的油井套管內徑較小，無論是進行套管整形還是井下落物打撈、磨銑，常規的修井工具都無法滿足現場的需要，需要配備特殊的打撈、磨銑、整形工具，都要采用專用的鉆具組合，工具的材質要進行特殊選擇，工具結構需要重新設計。小井筒內打撈磨銑工具的研制進一步完善了側鉆井技術。2.6.2 小井筒內管、桿、泵類打撈工具小井筒內管、桿、泵類打撈工具解決了側鉆井小井筒內內管、桿、泵封隔器等落物的內、外打撈，提高各種落物撈獲效率，縮短了修井周期。1.工具類型105mm 卡瓦打撈筒：管桿落物進行外撈；105mm 可退式撈矛：管泵封隔器類落物進行內撈；105mm 母錐：管、桿、泵落物在內眼被堵死的情況下進行磨銑。2.鉆具組合打撈工具安全接頭斜井扶正器27/8鉆桿方鉆桿。2.6.3 小井筒磨銑工具小井筒磨銑工具解決了側鉆井小井筒內內，內外撈均無效的難以打撈的特殊落物的磨銑，防套損防卡問題，提高難以撈獲的落物的處理效率，提高側鉆修變成功率。1.工具類型105mm 平底磨鞋：內撈外撈均無效的情況下進行磨銑；105mm 高效復式銑錐：嚴重套變或套管錯斷情況下的磨銑；105mm 高效領眼磨鞋：內撈外撈均無效的情況下的防套損磨銑；105mm 高效裙邊磨鞋： 內撈外撈均無效的情況下的防套損磨銑。2.鉆具組合磨銑工具斜井扶正器斜井打撈杯27/8鉆桿方鉆桿。2.6.4 小井筒內整形工具小井筒內整形工具解決了側鉆井小井筒內套管變形的修復問題，能使變徑的套管恢復接近套管內徑，滿足下部生產措施。1.工具類型98mm 梨型脹管器：修復套管變形；100mm 梨型脹管器：修復套管變形；102mm 梨型脹管器：修復套管變形；105mm 梨型脹管器：修復套管變形。2.鉆具組合整形工具斜井扶正器斜井打撈杯27/8鉆桿方鉆桿。2.6.5 小井筒內打撈磨銑工具的輔助工具針對 5套管內徑較小，井斜較大打撈磨銑困難的現狀，為避免打撈磨銑過程中套管損壞，提高撈獲效率，研制了小井筒內防套損、防卡輔助工具。1.解決的問題解決了側鉆井小井筒內井斜大，井眼小，在打撈、磨銑作業過程中的預防套損，保護套管的問題。2.工具類型斜井扶正器：使鉆具保持井筒居中，并防止套損；斜井打撈環：使井筒磨銑的鐵屑落到打撈杯內，防止鐵屑卡鉆，并能增加修井液上返速度。3.鉆具組合打撈工具（磨銑工具）輔助工具（扶正器、打撈杯）27/8鉆桿方鉆桿。結 論由于油井套管保護工作是一個系統工程，涉及多專業、多學科；因此，需從系統工程的角度出發，組織協調鉆井、完井、測井、熱注、采油等方面的工作，并制訂科學系統的工作標準。同時還應加強套損機理研究和室內實驗等基礎研究工作，進一步組織聯合攻關，我們認為熱采井套管損壞機理與防治還有以下方面尚需進一步深入研究。（1）注蒸汽熱采井注汽參數優化研究分析。把井筒熱損失與地層溫度場構成系統，充分研究套管與地層的溫度場、熱膨脹、熱應力之間的關