凡是因为地应力轴向应力发生变化以及套管外挤压力大于内压力等因素的作用所造成的套管一处或多处缩径、挤扁或弯曲等变化, 统称为套管变形。
由于套管本身局部位置质量差, 强度不够及在长期注采压差作用下, 套管局部产生内径变小, 使套管在横截面上呈内凹椭圆形。
由于地表浅层水的电化学反应长期作用在套管某一局部位置, 或者由于螺纹不密封等长期影响, 套管某一局部位置将会因腐蚀而穿孔, 或因注采压差及作业施工压力过高而破损。
由于套管受水平地应力作用, 在长期注采不平衡条件下, 地层滑移迫使套管受多向水平力剪切, 致使套管向内凹形多点变形。多点变形井是一种极其复杂的套损井况。
由于泥岩、页岩在长期水侵作用下, 岩体发生膨胀, 产生巨大地应力变化, 岩层相对滑移剪切套管, 使套管按水平地应力方向弯曲, 并在径向上出现严重变异。严重弯曲变形的套管, 内径已不规则, 多呈基本椭圆变形, 长短轴关不太大, 但两点或三点变形间距小, 近距点一般3m以内。若两点距离过小则形成硬性急弯, 2m长的通井规不能通过, 这是较多见的复杂套损井况, 也是较难修复的高难井况。
泥岩、页岩经长期水侵膨胀而发生岩体滑移, 导致套管被剪断, 发生模向 (水平) 错位。由于套管在固井时受拉伸载荷及钢材自身收缩力作用, 在套管产生横向错断后, 便向上、向下即各自轴向方向收缩。
常用工具有梨形胀管器、旋转震击整形器、偏心辊子整形器、三锥辊套管整形器。基本原理都是将钻柱的重力或工具旋转产生的力作用在套管变形位置, 使套管逐步恢复原尺寸。
在一定转速和钻压下, 利用各种形状的磨鞋、铣锥的硬质合金切削掉套管变形或错断部位通径较小的部分, 使套管畅通, 达到整形扩径的目的。
将具有一定综合性能的炸药药柱用管柱划电缆送到井内预整形复位井段后, 引爆雷管炸药。炸药爆炸后产生的高温高压气体及强劲的冲击波在套管内的介质中传播, 当冲击波和高温高压气体达到套损部位套管内表面时, 则产生径向向外的压力波, 这种压力波使套损井段的套管向外扩张, 从而达到整形复位的目的。
以上整形技术的实施都需要大修队伍配合完成, 且普遍存在整形管柱卡钻风险, 磨铣整形对套管还有损伤, 使套管壁变薄, 降低了套管的承压能力, 分级防卡液压套管整形技术则克服了以上不足。
分级防卡液压套管整形技术是通过液压整形装置产生强劲的整形动力, 作用在可变径整形器上, 对套管变形部位实施挤胀和滚压, 使套管恢复原有通径。该技术可用于直井、斜井及水平井套管整形。
修井过程中发现套管变形后, 因小修作业队伍施工能力受限, 需要转大修处理, 因大修成本高, 且施工周期长 (从三项设计编制至大修完井一般需要1个月左右) , 严重影响了油井的正常生产。而液压整形技术根据井下状况需要1-3天即可完成施工, 通过小修作业队伍下入常用修井管柱即可实施, 大幅度降低作业成本, 大大缩短施工周期, 能快速恢复油井生产。
液压整形动力装置由多级液缸加压系统组成, 能提供1500-2000KN的强劲动力, 通过可变径整形器作用在变形套管内壁, 产生1000-1800MPa的压强, 整形成功率高, 有效防止整形后回弹。整形成功后, 可利用整形工具直接通井, 减少后期通井工序, 而且一趟管柱可对多个套变位置进行多次整形, 大大缩短了施工周期, 提高了施工效率。
常规机械整形, 通过磨铣牺牲套管壁厚, 达到扩充套管内径, 存在套管因壁厚减薄修复后易再次变形的风险。而液压整形对套管无损伤, 有效保护了套管, 降低了油井后期套管变形的几率。
可变径整形器完成套管整形在泄压后外径自动变小, 可有效避免发生整形管施工过程中发生卡钻事故, 降低了施工风险, 保证了施工安全。
(1) 套管变形后内径不小于Ф100mm的井。
(2) 适用于直井、大斜度井及水平井。
(3) 对于套管接箍处变形、弯曲变形及套管破裂的井, 不建议采用该整形技术。
现场应用22口井, 一次成功率100%, 施工周期均未超过3天, 一般几个小时即可完成套管整形, 与常规套管整形施工相比, 缩短了施工周期, 大大提高了生产效率, 降低了安全风险和工人的劳动强度, 施工质量也得到了甲方的认可, 具有广泛的推广应用价值。
摘要：油气田开发到中后期, 油井套管由于长期受地层压力作用, 套管变形、损坏现象非常普遍, 直接影响油井的正常运转和生产, 严重时会导致油井停产甚至报废, 造成重大经济损失。本文重点介绍分级防卡液压套管整形技术在修井作业中的应用。
关键词：液压整形,技术,修井作业
[1] 吴奇王林陈显进, 等。井下作业监督 (第二版) 。2003.
[2] 陆益萍林三仁王宝江, 等。最新石油修井工程师 (主管) 完全技术实用手册。2011.
