液壓驅(qū)動套管擴(kuò)脹器

液壓驅(qū)動套管擴(kuò)脹器設(shè)計(jì)針對油田套管損壞嚴(yán)重，其中由縮頸引起的套損井占很大比例，且套管變形修復(fù)技術(shù)中機(jī)械整形(沖脹和磨銑工藝)普遍存在損傷套管、犧牲套管厚度、修整尺寸小、施工周期長和成本高等問題研制了液壓驅(qū)動套管擴(kuò)脹器。該工具主要包括滑閥、機(jī)械錨、脹管增壓器和脹管器等四部分，它利用液體易于增壓和遠(yuǎn)距離可控性，將井口液壓力轉(zhuǎn)化成機(jī)械力，作用于脹管器錐體上，變形套管在錐體徑向擴(kuò)張力的作用下膨脹，發(fā)生塑性變形，進(jìn)而復(fù)原并可準(zhǔn)確控制脹頭擠脹力的大小。泄壓后提放管柱工具可復(fù)位，可以實(shí)現(xiàn)長距離連續(xù)整形；應(yīng)用小修作業(yè)機(jī)和泵車即可實(shí)施作業(yè)，方便、快捷、安全，節(jié)省作業(yè)成本。第1章 前 言油水井的套管損壞通常簡稱為套損，是指油田開發(fā)過程中由于遭受外力作用和(或)腐蝕，采油井及注入井的套管發(fā)生塑性變形、破裂或腐蝕減薄至穿孔破裂的一種油、氣井套管損壞現(xiàn)象。油井投產(chǎn)后，隨著生產(chǎn)時(shí)間的不斷延長，開發(fā)方案的不斷調(diào)整和實(shí)施，特別是注水開發(fā)的油藏，由于不同的地質(zhì)、工程和管理?xiàng)l件，油、氣、水井套管技術(shù)狀況將逐漸變差，甚至損壞，使油水井不能正常生產(chǎn)，以致影響了油田的穩(wěn)產(chǎn)。例如，美國威明頓油田，從1920年到1986年開發(fā)60年間，由于大量采出地下液體，引起該地區(qū)較大的地層構(gòu)造運(yùn)動，造成油水井成片錯(cuò)斷，損失嚴(yán)重。又如，羅馬尼亞的坦勒斯油田開發(fā) 22年后，已有20%的油井套管損壞；俄羅斯的班長達(dá)勒威油田有30%的油水井因套管損壞而停產(chǎn)[1]。中國許多油氣田已進(jìn)人特高含水開發(fā)期，由于長期注水開發(fā)，加之頻繁的措施作業(yè)及井身結(jié)構(gòu)、完井固井質(zhì)量、套管材質(zhì)及腐蝕等諸多因素的影響，油水井套管損壞情況也十分嚴(yán)重[2-5]。中原油田于 1979年正式投入開發(fā)，陸續(xù)投產(chǎn) 12個(gè)油田147個(gè)開發(fā)單元，目前，套損井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的 23.3%。至今，中原油田東濮凹陷北部地區(qū)發(fā)生套損的井已達(dá)1300余口，占全部井?dāng)?shù)的 30%以上；勝利油田經(jīng)過 30多年的開發(fā)，到2005年底，全油田套損井?dāng)?shù)為 1659口，占總井?dāng)?shù)的10%。孤島油田是勝利石油公司下屬最大的油田，也是其套損最嚴(yán)重的地區(qū)，套損井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的 25%以上。表1-1為中石油股份公司1995-2005年油氣井套管損壞分類調(diào)查分析情 [6]。1表1-1中石油股份公司1991-2005年油氣井套管損壞分類調(diào)查分析表在冊套損占總井?dāng)?shù)套損井分類年度開發(fā)井?dāng)?shù)數(shù)（%）變形錯(cuò)斷其他19954810428605.95198084842019965325934296.44230852457919976135531325.10223452336619987031130334.36215831256319997578028503.76167329488320008730945635.32308661486320014810428605.951980848420續(xù)表1-120028901751475.80371455388020039025462636.9340299041401200410771168116.3242799011631200511744774676.36500910492409套損井的大量出現(xiàn)，導(dǎo)致油井開采井?dāng)?shù)不斷下降，產(chǎn)量急劇遞減，油田的開發(fā)形式不斷惡化。套管壞損嚴(yán)重影響了油田的生產(chǎn)，其經(jīng)濟(jì)損失巨大。假設(shè)鉆更新井，投入按100萬元／井計(jì)算，大慶油田套損的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 80億元。套損井還會造成注采系統(tǒng)不完善，產(chǎn)量遞減加快等，間接的損失更大。在套損井大修方面的投資也是巨大的，大慶油田1998年開展套損井大修 558口，全年總修井費(fèi)用為 1.674億元。報(bào)廢后需打更新井（1998年）約190口，費(fèi)用為1.9億元，1998年套損造成的費(fèi)用增加約為3.5億元，年套損的直接經(jīng)濟(jì)損失超過10億元[7]。隨著油田開采時(shí)間的延長，套損總井?dāng)?shù)增加，套管損壞對油田的影響將越來越大。油井套管被損壞以后會將井網(wǎng)的正常系統(tǒng)破壞。 油井套管的損壞累積到一定的數(shù)量之后，很多的油田施工方案都無法進(jìn)行，油井在這樣的不合理的狀態(tài)下開展開采工作，以致大量的油氣資源造成浪費(fèi)， 因此如何預(yù)防和治理油井套管的損壞成為影響我國油田開采的至關(guān)重要的一個(gè)研究課題之一。23第2章 套管損壞及修復(fù)技術(shù)2.1套管損壞因素導(dǎo)致油水井套管狀況變差、損壞的原因是多方面的。根據(jù)國內(nèi)外油田開發(fā)幾十年的經(jīng)驗(yàn)分析[8-9]，引起套管損壞的因素可大致分為地質(zhì)因素、工程因素和腐蝕三大類，對于一個(gè)具體的油田或一口油、水井，其中某類因素很可能是主導(dǎo)因素， 其它為次要因素，而更多是這些因素綜合作用的結(jié)果。2.1.1地質(zhì)因素地層的非均質(zhì)性、油層傾角、巖石性質(zhì)、地層斷層活動、地下地震活動及地殼運(yùn)動等地質(zhì)因素是導(dǎo)致油水井套管技術(shù)狀況變差的客觀條件，這些內(nèi)在因素一經(jīng)引發(fā)，產(chǎn)生的應(yīng)力變化是巨大的、不可抗拒的，將使油、水井套管受到嚴(yán)重?fù)p害，導(dǎo)致局部小區(qū)塊套管損壞,甚至成片套管損壞的出現(xiàn)，嚴(yán)重威脅油田的穩(wěn)產(chǎn)，給作業(yè)、修井施工增加了極大的困難[10-14]。（1）地層的非均質(zhì)性陸相沉積砂巖、泥質(zhì)粉砂巖油田，由于沉積環(huán)境不同，油藏滲透性在層與層、層內(nèi)平面之間都有較大的差別。在注水開發(fā)過程中，油層的非均質(zhì)性將真接導(dǎo)致注水開發(fā)的不均衡性，這是引發(fā)地層孔隙壓場不均分布的基本地質(zhì)因素。（2）地層(油層)傾角陸相沉積的油田，儲油構(gòu)造多為背斜和向斜構(gòu)造，由于這些構(gòu)造是受地層側(cè)壓力擠壓而形成的，一般在相同條件下，受巖體重力水平分力的影響，地層傾角較大的構(gòu)造軸部和陡翼部傾角較小的部位更容易出現(xiàn)套損。（3）巖石性質(zhì)在沉積構(gòu)造的油氣藏中，儲存油氣的多為砂巖、泥砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。注水開發(fā)時(shí)，當(dāng)油層中的泥巖及油層以上的頁巖被注入水侵蝕后，不僅使其抗剪強(qiáng)度和摩擦系數(shù)大幅度降低，而且使套管受巖石膨脹力的擠壓。同時(shí)，當(dāng)具有一定傾角的泥巖遇水呈塑性時(shí)，可將上覆巖層壓力轉(zhuǎn)移至套管，使套管受到損壞。（4）斷層活動在注水開發(fā)過程中，由于斷層附近是地應(yīng)力相對集中的地區(qū)，這也是產(chǎn)生斷層滑移的基本條件。因?yàn)閿鄬用娴膬A角一般都較大，在長期受注入水侵蝕、重力的水平分力和斷層兩側(cè)地層壓差的作用下，出現(xiàn)了局部應(yīng)力集中，致使上下盤產(chǎn)生相對滑移，剪擠套4管，從而導(dǎo)致套管嚴(yán)重?fù)p壞。（5）地震活動地球是一個(gè)運(yùn)動的天體，地下地質(zhì)活動從未間斷。據(jù)微地震監(jiān)測資料，每天地表、地殼的微震達(dá)萬次，較嚴(yán)重的地震可以產(chǎn)生新的構(gòu)造斷裂和裂縫，也可使原生構(gòu)造斷裂和裂縫活化。地震后，大量注入水通過斷裂帶或因固井膠結(jié)第二界面問題進(jìn)入油頂泥頁晨，泥頁巖吸水后膨脹，又產(chǎn)生粘塑性，巖體產(chǎn)生緩慢的水平運(yùn)動，使套管被剪切錯(cuò)斷或嚴(yán)重彎曲變形。2.1.2工程因素（1）套管材質(zhì)問題套管本身存在著微孔、微縫、螺紋不符合要求、抗剪、抗拉強(qiáng)度低等質(zhì)量問題。完井后，由于采油生產(chǎn)壓差或注水壓差的長期影響，導(dǎo)致管外氣體、流體從不密封處滲流進(jìn)入井內(nèi)或進(jìn)入套管與巖壁的環(huán)空，分離后聚集在環(huán)空上部，形成腐蝕性很強(qiáng)的硫化氫氣塞，逐漸腐蝕套管。（2）固井質(zhì)量問題固井是鉆井完無影無蹤前十分重要的工序，它直接關(guān)系到井的壽命和以后的注采關(guān)系。固井施工由于受各方面因素影響較多，固井質(zhì)量難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)狀況。如果井眼不規(guī)則、井斜、固井水泥不達(dá)標(biāo)、頂替水泥漿的頂替液不符合要求、水泥漿的密度低或高、注水泥后套管拉伸載荷過小或過大等，都將影響固井質(zhì)量。（3）完井質(zhì)量完井方式對套管影響是很大的，特別是孔完井法。射孔工藝如果選擇不當(dāng)，一是會出現(xiàn)管外水泥環(huán)破裂，甚至出現(xiàn)套管破裂；二是射孔時(shí)，深度誤差過大，或者誤射，誤將薄層中的隔層泥巖、頁巖射穿，將會使泥頁巖受注入水侵蝕膨脹，導(dǎo)致地應(yīng)力變化，最終使套管損壞。此外射孔密度選擇不當(dāng)，也會影響套管強(qiáng)度。（4）井位部署的問題斷層附近部署注水井，容易引起斷層滑移而導(dǎo)致套管嚴(yán)重?fù)p壞。注水井成排部署，容易加劇地層孔隙壓差的作用，增大水平方向的應(yīng)力集中程度，最終導(dǎo)致成片套損井的出現(xiàn)。（5）開發(fā)單元內(nèi)外地層壓力大幅度下降問題注水開發(fā)的油田，因?yàn)殚_采方式的轉(zhuǎn)變；加密、調(diào)整井網(wǎng)的增多；對低滲透、特低滲透提高壓力注水以及控制注水、停注、放溢流降壓等措施，都會使地層孔隙壓力大起5大落，巖體出現(xiàn)大幅度升降。（6）注入水侵入泥頁巖的問題在注水壓力較高的條件下 (一般13.5MPa)，注入水可從泥巖的原生微裂縫和節(jié)理侵入，也可沿泥砂巖界面處侵入，形成一定范圍的侵水域。這種侵水域在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，將導(dǎo)致巖體膨脹、變形、滑移，最終導(dǎo)致套管的損壞。2.1.3腐蝕造成套管損壞套管損壞包括套管腐蝕，是對油氣井十分不利的復(fù)雜問題，需要采取綜合技術(shù)措施進(jìn)行治理。國外從 20世紀(jì)40年代開始調(diào)查套管腐蝕損壞的原因，并試驗(yàn)過多種防治措施。早在加世紀(jì) 50年代初，美國海灣石油公司就對 2429口井進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明，有47%的井發(fā)生了套管腐蝕破壞。三年后，對氣井也作了類似的調(diào)查，美國有 45%的氣井的套管遭到了不同程度的電化學(xué)腐蝕，并且以套管外部腐蝕為主。套管腐蝕的后果是嚴(yán)重的，一旦套管腐蝕穿孔，將出現(xiàn)多點(diǎn)破漏。腐蝕會加速套管的疲勞進(jìn)而使套管過早變形和破損。在我國大慶油田，淺層套管腐蝕主要是明水組以上淺層水中碳?xì)涓吞妓岣x子腐蝕的結(jié)果，有的井腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，造成套管因腐蝕穿孔而不能正常生產(chǎn)，這樣的井占套管損壞井?dāng)?shù)的 5%。長慶油田發(fā)現(xiàn)許多井的套管外表被淺層水腐蝕，還有穿孔現(xiàn)象。該油田調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，從投產(chǎn)到腐蝕穿孔最短時(shí)間為16個(gè)月，最長為5年半。1973年，該油田曾在嶺1井井口對洛河潛水層掛片作腐蝕實(shí)驗(yàn)，其掛片腐蝕最大速度為 1.22mm/年，按這樣速度計(jì)算壁厚 7.72mm的套管在6-7年內(nèi)即被完全腐蝕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止 1980年底，被調(diào)查的長慶馬嶺油田北一區(qū)、北二區(qū)、中一區(qū)、南一區(qū)和南試驗(yàn)區(qū) 429口油井中，發(fā)現(xiàn)被腐蝕穿孔的井就有 34口，占被調(diào)查的 7.9%。套管腐蝕的根源涉及套管本身以及與套管接觸的活性介質(zhì)和腐蝕條件。 套管本身是由含有Fe原子的金屬構(gòu)成的，由于Fe原子失去電子變成為 Fe2離子而與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一般來說，優(yōu)質(zhì)套管不易腐蝕，劣質(zhì)套管和薄弱部位腐蝕快。就介質(zhì)而言，原油中含硫，天然氣中含CO2和H2S，地層水中含有各種鹽類離子和結(jié)垢、溶解氧等，它們均以離子的形式長期作用于套管表面，與套管中的Fe或Fe2發(fā)生反應(yīng)而腐蝕管體。腐蝕條件還包括一定的溫度、壓力、 Fe2濃度及地面水中存在的還原菌等。2.2套管損壞的類型根據(jù)國內(nèi)油田套管損壞資料，套管損壞類型 [15]有套管變形、套管破裂、套管錯(cuò)斷、腐蝕穿孔和密封性破壞等幾種。2.2.1套管變形6套管變形是指套管的變形沒有超過套管塑性范圍的一種套管損壞類型， 主要有五種變形形態(tài)，即橢圓形、徑向凹陷變形、縮徑變形、擴(kuò)徑變形和彎曲變形 [3-5]。由于地層某一方向側(cè)向應(yīng)力集中或由于套管本身某局部位置質(zhì)量差，強(qiáng)度不夠，在固井質(zhì)量差及長期注采壓差作用下，套管局部某處產(chǎn)生縮徑，而某處擴(kuò)徑，使套管在橫截面上呈內(nèi)凹形橢圓形這種徑向內(nèi)凹陷型套管變形是套損井中基本變形形式。在泥巖吸水后膨脹形成外擠壓力或強(qiáng)大的軸向拉力的作用下，套管往往出現(xiàn)縮徑變形。套管彎曲變形形態(tài)是指變形出現(xiàn)軸線偏移，并伴隨橢圓變形。這種變形通常是由于泥巖、頁巖在長期水浸作用下，巖體發(fā)生膨脹，產(chǎn)生巨大地應(yīng)力變化，巖層相對滑移剪切套管，使套管按水平地應(yīng)力方向彎曲，并在徑向上出現(xiàn)嚴(yán)重彎曲變形。彎曲變形是一種比較常見的復(fù)雜套損井況，也是較難修復(fù)的高難井況，往往是變形部位的井徑已恢復(fù)或超過正常井徑，但通井徑仍然下不去，不能正常工作。由于套管受水平地應(yīng)力作用，在長期注采不平衡條件下，地層滑移迫使套管多向水平力剪切，往往致使套管徑向內(nèi)凹形成多點(diǎn)變形。據(jù)統(tǒng)計(jì)，多點(diǎn)變形井約占全部變形井的 15%左右。2.2.2套管錯(cuò)斷型套管錯(cuò)斷分為非坍塌型和坍塌型兩種。（1）非坍塌型套管錯(cuò)斷油水井泥巖、頁巖層由于長期受注入水浸入形成浸水域，泥巖、頁巖經(jīng)長期水浸膨脹而發(fā)生巖體滑移。當(dāng)滑移速度超過30mm/年時(shí)，套管將被剪斷，剪斷后的上下兩部分發(fā)生橫向相對位移。并且由于固井時(shí)套管所受的拉伸載荷及鋼材自身收縮力的作用，套管橫向錯(cuò)斷后，上下兩部分便沿各自的軸線收縮，又在斷點(diǎn)附近產(chǎn)生縱向上的相對位移。（2）坍塌型套管錯(cuò)斷地層滑移、地殼升降等因素導(dǎo)致套管錯(cuò)斷，其地應(yīng)力首先作用在管外水泥環(huán)上，使水泥環(huán)脫落、巖壁坍塌，泥、砂和脫落的水泥環(huán)及巖石碎屑在地層壓力作用下，由錯(cuò)斷口處隨地層流體涌人井筒，由井底不斷向上沉積，隨著時(shí)間的推移，砂柱不斷增高，卡埋井內(nèi)管柱及工具。坍塌型套管錯(cuò)斷井是目前極難修復(fù)或報(bào)廢處理的復(fù)雜套損類型。2.2.3套管腐蝕孔洞、破裂由于地表淺層水的電化學(xué)反應(yīng)長期作用在套管某一局部位置， 或者由于螺紋不密封等長期影響，套管某一局部位置會因腐蝕而穿孔，或因注采壓差及作業(yè)施工壓力過高而破裂。腐蝕孔洞、破裂等情況多發(fā)生在油層頂部以上，特別是無水泥環(huán)固結(jié)的井段，往往造成井筒周圍地面冒油、漏氣，嚴(yán)重的還會造成地面塌陷。比如大慶油田中 6-7井由7于外漏嚴(yán)重，井口周圍塌陷 50多立方米。2.2.4套管密封性破壞套管密封性破壞主要原因表現(xiàn)在套管連接處，導(dǎo)致套管外泄油、氣、水。這種套管損壞現(xiàn)象在油田比較常見，造成套管密封性損壞的主要原因是拉伸造成套管脫扣或套管絲扣質(zhì)量差等。2.3常用套損檢測技術(shù)分析與評價(jià)準(zhǔn)確的檢測出套管的損壞狀況、方位及種類，能為套損機(jī)理的分析、套損的預(yù)測以及注采方案的調(diào)整提供準(zhǔn)確的依據(jù)，從而可以有效的保護(hù)油水井套管，預(yù)防套損的發(fā)生并且能可靠的指導(dǎo)和檢驗(yàn)套損井的治理和修復(fù)，恢復(fù)套損井的產(chǎn)能，對油田的穩(wěn)產(chǎn)及發(fā)展起著重要作用。工程測井技術(shù)中的多種方法可以有效的檢測套管損壞狀況，這些方法從不同側(cè)面反映了井身狀況。目前常規(guī)的套損檢測技術(shù)有：機(jī)械井徑檢測技術(shù)、成像測井檢測技術(shù)、電磁探傷檢測技術(shù)、井溫及同位素檢測技術(shù)等。各種套損檢測技術(shù)在測量對象、測量速度、測量方式、測量質(zhì)量等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此需要對具體情況進(jìn)行具體分析以便采取合理的檢測技術(shù)[16]。2.3.1井溫及同位素檢測法該方法是利用井溫在套管漏失層的降溫原理及同位素在漏失層的表面濾積形成高放射性的原理來找出套管的破損位置。該方法為傳統(tǒng)的套損井檢測方法，其特點(diǎn)為：（1）施工過程比較簡單；（2）由于溫度場效應(yīng)，井溫異常為段狀反映，對套損具體位置只能大致確定；（3）顆粒大小必須和吸水地層相匹配，否則容易造成同位素測井失??；（4）人員和環(huán)境存在一定程度的污染。2.3.2 電磁探傷測井技術(shù)該方法利用電磁感應(yīng)原理：給發(fā)射線圈供一直流脈沖，接受線圈記錄隨不同時(shí)間變化的感生電動勢，當(dāng)套(油)管厚度變化或存在缺陷時(shí)，感應(yīng)電動勢將發(fā)生變化，通過分析和計(jì)算感應(yīng)電動勢的變化情況，在單、雙套管柱結(jié)構(gòu)下，可判斷管柱的裂縫、孔洞和工具位置，得到管柱的壁厚。該方法的優(yōu)點(diǎn)有：（1）成功地解決了在油管內(nèi)檢測油管和套管的厚度、腐蝕和變形的問題；（2）可準(zhǔn)確指示井下管柱結(jié)構(gòu)、工具位置，并能探測套管以外的鐵磁性物質(zhì)；8（3）電磁探傷測井能在油水井正常生產(chǎn)過程中進(jìn)行測井；（4）不受流體類型和套管內(nèi)的結(jié)蠟和污垢影響。其不足之處有：（1）在油管內(nèi)測量套管內(nèi)徑的精度為 7.5mm；縱向裂縫分辨率：內(nèi)層管柱75mm；外層管柱200mm。橫向裂縫分辨率：管柱周長的1/3(內(nèi)層管柱)有時(shí)滿足不了工程上的要求。（2）只能測量油管和套管的內(nèi)、外徑的平均值，不能畫出套管的橢圓度。2.3.3 四十臂井徑檢測法通過測量臂與套管內(nèi)壁接觸，將套管內(nèi)徑的變化轉(zhuǎn)為井徑測量臂的徑向位移；通過井徑儀內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)及傳遞，變?yōu)橥茥U的垂直位移；帶動線形電位器的滑動鍵垂直位移，最終以電信號(電位差、頻率)輸出。四十獨(dú)立臂井徑儀下井一次，能同時(shí)測量變形截面中四十條單臂井徑曲線，最大半徑可以指出套管的剩余壁厚，最小半徑指出套管的最小通徑。該方法的優(yōu)點(diǎn)為：（1）能客觀、真實(shí)的給出變形截面形態(tài)；（2）能夠識別套管彎曲及錯(cuò)斷；（3）能夠確定套管孔眼、孔洞和腐蝕。該方法的不足之處在于：（1）外徑太粗不能測量變徑小于 90mm的套管；（2）不能確定套管的外腐蝕程度；（3）測量時(shí)受套管內(nèi)的結(jié)蠟和污垢影響。2.3.4 超聲波成像測井檢測方法利用超聲波的傳播特性和套管內(nèi)壁對超聲波的反射特性。 超聲換能器以一定的轉(zhuǎn)速沿井壁方向旋轉(zhuǎn)掃描，每圈向井壁發(fā)射一定點(diǎn)數(shù)、一定頻率的探測超聲波，同時(shí)接收反應(yīng)井壁物理特性的回波幅度信號和回波時(shí)間信號，然后進(jìn)行成像計(jì)算，得出套管內(nèi)壁圖像。如果同時(shí)記錄回波余震頻率，還可以計(jì)算出套管壁厚。此方法的優(yōu)點(diǎn)為：（1）進(jìn)行套管腐蝕的識別、定位和定量評價(jià)；（2）評價(jià)由作業(yè)、打撈或塑性地層引起的套管損壞；（3）根據(jù)剩余套管厚度評價(jià)腐蝕或損壞情況；9（4）評價(jià)套管內(nèi)部或外部的金屬損失；（5）確定和識別射孔層段；（6）指示套管剖面和重量的變化。由于聲波傳播的特殊性以及儀器自身的特點(diǎn)限制，該儀器主要具有以下局限性：（1）測速較慢，取決于掃描頭轉(zhuǎn)速；（2）在大斜度井中，必須保持良好的居中測量，否則將影響儀器轉(zhuǎn)動及成像質(zhì)量。從大慶油田使用情況來看，檢查套管內(nèi)徑最好是四十獨(dú)立臂井徑，檢查套管厚度最好是電磁探傷，檢查射孔質(zhì)量最好是超聲波成像；檢查竄槽最好是井溫及同位素，如果要進(jìn)行套管修補(bǔ)，應(yīng)用四十獨(dú)立臂井徑和電磁探傷兩方法結(jié)合。2.4套損修復(fù)技術(shù)套損井一般處理原則主要有以下幾個(gè)方面 [17]:（1）對于井段變形程度不大，而變形段以下有一些潛力層要開發(fā)的套損井，采用機(jī)械整形的方法，通過整形修復(fù)后發(fā)揮油井的潛力；（2）對變形段以下多層段開發(fā)且要封堵水層的井，采取先磨銑變形套管，再對下部出水層進(jìn)行超細(xì)水泥封堵，然后進(jìn)行套管補(bǔ)貼，射開潛力層恢復(fù)生產(chǎn)；（3）對于出砂嚴(yán)重、單層開采且附近無水層的井，如果套管損壞井段在射孔段附近，采用將變形套管磨銑掉以后，直接下防砂管擠壓防砂后進(jìn)行生產(chǎn)；（4）對于套管在淺層變形或外漏的井， 采取換套管或套管補(bǔ)貼措施進(jìn)行套管修復(fù)；（5）對無法大修的套損井，進(jìn)行更新或側(cè)鉆。2.4.1機(jī)械整形技術(shù)套管變形是油田開發(fā)中后期最常見的一種套損形式。機(jī)械整形器是修井工藝中使用較頻繁的工具之一，有沖擊脹管和碾壓擠脹2大類。沖擊脹管類包括梨形脹管器和旋轉(zhuǎn)震擊整形器；碾壓擠脹類包括偏心輥?zhàn)诱纹鳌⒍噱F輥整形器和球面整形器。沖擊脹管器結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)場操作方便，國內(nèi)各油田應(yīng)用普遍，但整形時(shí)需提放鉆柱沖擊，對套變部位的套管及管外水泥環(huán)的保護(hù)性較差，并且該整形器只適用于95mm以上的單點(diǎn)變形，一次只能整形2mm。因此，對于變形量大的井需要多次起下鉆柱，導(dǎo)致工作時(shí)間延長，施工成本增加。旋轉(zhuǎn)震擊式整形器整形主要由錘體、整形頭、鋼球和螺釘?shù)冉M成，整形頭上有螺旋曲面，結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)場操作方便，整形時(shí)不用提放鉆柱沖擊，只需旋轉(zhuǎn)鉆柱而使工具產(chǎn)生向下的震擊力，與沖擊脹管器相比，對套管及管外水泥環(huán)有較好的保護(hù)。該整形器適10用于變形通徑較小(85mm以上)的井況，一次也只能整形2mm。因此，對于變形量大的井也需要多次起下鉆柱。偏心輥?zhàn)诱纹髌妮佔(zhàn)诱纹饔善妮S、上輥、中輥、下輥、錐輥、鋼球、絲堵等部件組成，適用于套管變形后通徑較大的套損井(139.7mm套管變形后通徑在100mm以上)，一次整形可恢復(fù)徑向尺寸98％以上，如選擇工具尺時(shí)得當(dāng)，整形方法步驟恰當(dāng)，則可恢復(fù)尺時(shí)達(dá)100％。與沖擊脹管類工具相比，起下鉆柱次數(shù)大大減少。但由于偏心軸所受彎矩較大，易斷裂，因而現(xiàn)場已很少應(yīng)用。多錐輥整形器和球面整形器適用于套管變形后通徑較小的套損井(139.7mm套管變形通徑85mm以上)，該工具對于保護(hù)套管使其內(nèi)壁不再被刮傷、磨傷、套管外水泥環(huán)不被震擠破碎有較好的作用，但多錐輥整形器錐輥銷軸容易斷裂，因而多錐輥整形器現(xiàn)在在現(xiàn)場也較少應(yīng)用。現(xiàn)場使用的一種球面整形器——滾珠整形器工作原理類似于多錐輥整形器，但它對變形套管的整形由面接觸變?yōu)槎帱c(diǎn)接觸，提高了單位面積上的作用力。但由于其滾珠在本體上的槽內(nèi)滾動并進(jìn)行循環(huán)，在變形量大的部位易打滑，出現(xiàn)脫珠現(xiàn)象。2.4.2套管爆炸整形技術(shù)套管爆炸整形技術(shù)是把主裝炸藥結(jié)構(gòu)裝置，通過油管或電纜輸送到變形套管位置，利用炸藥爆炸產(chǎn)生的高壓沖擊波脹開變形套管，達(dá)到修復(fù)變形套管，打開通道的目的。一般使用的主裝炸藥，經(jīng)過調(diào)配優(yōu)化組合，爆速控制在3000-4500m/s，根據(jù)變形套管的變形大小和類型及工藝要求，選用合理的裝藥結(jié)構(gòu)，使其在達(dá)到修復(fù)變形套管，打開通道的同時(shí)，不致破壞套管。爆炸修復(fù)變形套管技術(shù)經(jīng)在遼河、青海、河南等油田的推廣使用，取得了明顯的效果。施工40余井次，成功率達(dá)90％以上，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。該技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，使用安全，成功率高，成本低廉，實(shí)用性較強(qiáng)，具有較好的推廣應(yīng)用前景。從近幾年的現(xiàn)場應(yīng)用情況看，爆炸修復(fù)變形套管在縮徑變形、彎曲變形修復(fù)中有獨(dú)到之處，成功率高。對彎曲變形較大、錯(cuò)斷口錯(cuò)位較大的套管，一定要慎重使用。2.4.3套管補(bǔ)貼技術(shù)套管補(bǔ)貼技術(shù)與套管開窗側(cè)鉆、取套換套相比，投入的成本只是其 1/3-1/2，是套管修復(fù)技術(shù)中的主要技術(shù)之一。目前，套管補(bǔ)貼技術(shù)主要有 2種，一是波紋管補(bǔ)貼技術(shù)，二是液壓脹管式補(bǔ)貼技術(shù)。（1）波紋管補(bǔ)貼工藝技術(shù)11所用的工具有：坐封工具、波紋管、波紋管處附有玻璃纖維。工藝原理是：利用地面水泥車注入泵壓產(chǎn)生向上的拉力，使波紋管粘貼在破損的套管內(nèi)壁上；當(dāng)實(shí)施補(bǔ)貼時(shí)，在玻璃纖維上涂好環(huán)氧樹脂，在坐封工具的作用下波紋管漲開，緊緊貼在套管內(nèi)壁上，達(dá)到修復(fù)破損套管的目的；工藝特點(diǎn)是：補(bǔ)貼后通徑大，補(bǔ)貼段長，耐高溫，可承受350℃的高溫，承壓能力在15MPa以上。（2）液壓脹管式補(bǔ)貼工藝技術(shù)所用的工具有：液缸、活塞、調(diào)節(jié)環(huán)、中心管、密封管、球座、剪切環(huán)、引鞋。工藝原理是：利用引鞋扶正下部錯(cuò)斷的套管，使補(bǔ)貼工具順利通過錯(cuò)斷位置，投球打壓液缸，一級液缸銷釘剪斷，缸套下行，推動上、下兩個(gè)脹管擠壓補(bǔ)貼管兩端連接的密封管，行程終止時(shí)，實(shí)現(xiàn)套管補(bǔ)貼；繼續(xù)打壓，工具下部剪切環(huán)剪斷，工具泄壓后提出管柱完成補(bǔ)貼過程。工藝特點(diǎn)是：補(bǔ)貼管壁厚、強(qiáng)度高、能適應(yīng)熱采井耐高溫要求。2.4.4取換套工藝技術(shù)取換套工藝技術(shù)是套管修復(fù)工藝中最為徹底的一種有效的措施，其優(yōu)點(diǎn)是修復(fù)徹底，有效期長，不需要復(fù)雜的修井工具，并且修復(fù)后的套管內(nèi)不存在內(nèi)徑縮小的情況，有利于以后的增產(chǎn)作業(yè)措施的實(shí)施。其中取換套工藝技術(shù)的工具分3大類：套銑工具、套管切割工具和補(bǔ)接工具。取換套工藝技術(shù)是先利用電測、封隔器找漏或打印等方法，確定套管損壞位置及形狀，利用套銑鉆具組合，合理匹配鉆壓、轉(zhuǎn)速、循環(huán)排量，以優(yōu)質(zhì)套銑工作液造壁防塌、防噴、防卡，防鈣侵，以及跟蹤保魚等技術(shù)，套銑清除套管外各卡點(diǎn)，然后根據(jù)情況采用倒扣法或選擇合適的切割鉆具組合，適時(shí)切割、撈出被割套管，完成取套工作。換套主要有2種方法，一是直接對扣法，二是補(bǔ)接法。對扣換套適用于那些能夠比較順利將破損段以下套管倒扣的情況和井深1000m內(nèi)的井，對于井下比較復(fù)雜不能倒扣和損壞部位較深的井，則采用補(bǔ)接的方法來實(shí)現(xiàn)換套，補(bǔ)接完成后，進(jìn)行套管試壓、完井。目前取換套工藝技術(shù)比較成熟，施工最大深度可達(dá)到 2000m。2.4.5套管內(nèi)側(cè)鉆工藝技術(shù)側(cè)鉆工藝技術(shù)是油田開發(fā)中后期恢復(fù)套損井產(chǎn)能，挖潛剩余油，提高采油速度的重要技術(shù)手段。所謂側(cè)鉆就是在選定的套損井的某一深度 (套損點(diǎn)以上 20-30m)固定一斜向器，利用其斜面的導(dǎo)斜作用，用專用的銑錐在套管的側(cè)向開窗， 并鉆出一個(gè)新的井眼，然后下入套管和原井套管相連接，固井射孔完成。側(cè)鉆井利用了套損點(diǎn) (井段)以上的完好套管和地面采油流程，即經(jīng)濟(jì)又可行口。套管側(cè)向開窗是側(cè)鉆施工的關(guān)鍵工序。 所謂套管開窗就是在套管的側(cè)面利用專用的12銑錐磨銑出一條具有一定長度和寬度的豁口，使裸眼鉆進(jìn)的鉆具和完井套管能順利的通過。開窗質(zhì)量的好壞將影響和決定側(cè)鉆的成功與否，它包括斜向器的送入與固定和套管開窗與窗口修整兩項(xiàng)內(nèi)容。裸眼鉆進(jìn)是繼套管開窗之后的又一關(guān)鍵技術(shù)。鉆具在套管窗口以上基本呈鉛直狀，通過窗口后，則逐漸變成傾斜狀態(tài)，與原井眼軸線形成一夾角。裸眼鉆進(jìn)時(shí)的裸眼軌跡如何，將直接影響下步測并、完井套管的下入及固井質(zhì)量的好壞。裸眼鉆井完成后，因窗口上部套管井眼所限，完井套管串的套管直徑應(yīng)相對小些，與原井套管有足夠的間隙，保證順利入井。側(cè)鉆工藝技術(shù)由最初簡單的換井底側(cè)鉆發(fā)展到定向側(cè)鉆、水平側(cè)鉆、側(cè)鉆分支井等多項(xiàng)工藝技術(shù)，其作用也由簡單的恢復(fù)油井產(chǎn)能發(fā)展成為油田改造、增儲上產(chǎn)的重要手段。側(cè)鉆工藝技術(shù)從其功能上也有2大類，一是修井側(cè)鉆；二是鉆井側(cè)鉆。修井側(cè)鉆是解決油田老區(qū)塊上具有開發(fā)價(jià)值的變形井、事故井恢復(fù)產(chǎn)能的重要手段，它包括自由側(cè)鉆、定向側(cè)鉆；鉆井側(cè)鉆是為了油田開發(fā)井網(wǎng)調(diào)整，老井綜合治理及區(qū)塊剩余油開采，提高泄油面積，降