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[摘 要]目前国内对于常规整形技术存在施工风险大，成本高，无法控制等问题。国内常规套管补贴如水力、波纹管补贴技术存在抗压强度低或均对管柱的密封性有较高的要求等诸多难题。国内现有修井作业针对卡管柱井采用的解卡方式有：大负荷提拉活动解卡、震动解卡等，但用小修设备解卡时，上提负荷有限，解卡成功率低，容易损伤设备；上大修解卡成本高、施工周期长，延误油井复产。
[关键词]整形 补贴 解卡 应用
中图分类号：S759 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0178-01
引言
辽河油田曙采油区的油水井受增产措施及地质因素的影响，大部分的井都存在不同程度的套管损坏。油水井套管的技术状况越来越差，套管发生腐蚀穿孔、破裂、裂纹、裂缝、螺纹漏失井数逐年增加，成为困扰生产的重要因素之一，目前曙光采油厂套损井1400余口，占全厂总井数三分之一以上，套损种类的多样性与复杂性严重影响了油井的正常生产，能否高效的恢复油水井通道为后续措施及生产提供必要通道已为影响油井挖潜增效的重要因素之一。
1.新型套变井液压整形技术
整形器工具
1.1 液压扩径整形器
液压扩径整形器由有锥形头部的外壳、芯轴及若干个棍子构成。它在整套系统的最下部，它的特征是外表面镶满鼓形辊子，由数百个变径棍子按一定的规律排列，主要由它接触套管变形处，对套管内壁进行滚压，胀头直径自动增加到预先设定的尺寸，将套管恢复到原有的通径。鼓形辊子是转动的，摩擦阻力小，省力、修井效果好。
1.2 泄压开关
它在锚定器组的上部，它的功能作用是，在现场施工过程中需要重复数次将设备上部油管柱内的水排泄掉并且还需要可靠关闭，此项由泄压开关来实现。
针对第一代泄压开关易堵塞，起出整形管柱前还需要投球打压才能泄压的情况，我们对泄压开关进行了改进，由投球打压式改为上提下放式，彻底避免了该种情况的出现。
1.3 增压器
液压增压器采用液压增压原理，将一定的液压动能转换为整形所需的机械动能，主要由上接头、缸套、内管、泄压套、活塞、钢球以及下接头构成。
常规液压整形技术只配套了外径为Φ146mm的增压器，部分井施工时，整形器还未下到整形预定位置，增压器已遇阻。为解决此问题，在不影响增压器性能的基础上我们研制了Φ138mm的增压器，扩大了该技术应用范围。
1.4 水力锚
水力锚采用多级压裂式，主要由锚体、防砂管、弹簧片、锚牙、螺钉、密封圈以及压条构成。由于整形压力较大，为确保管柱具有足够的锚定力，必须配备多组水力锚，配备数量根据整形压力高低而增减，其规格按所要修复的套管不同而选择。
2.新型膨胀管补贴技术
补贴主要工具
2.1 膨胀管核心技术
（1）膨胀管材技术（包括管材化学成份、性能、热处理状态和尺寸公差控制标准）：
膨胀管材料性能要求材料延伸率高，易于膨胀变形，膨胀变形后机械性能基本达到普通套管水平，之后还要在严酷的井底环境中服役，对管材性能有较高要求。
膨胀管是一种由特殊材料制成的具有良好塑性的金属钢管，膨胀管材料性能要求材料延伸率高，易于膨胀变形，变形后机械性能基本达到普通套管水平，即膨胀变形后达到API标准N80钢级水平。在井下通过机械或液压的方法使膨胀管在直径方向上膨胀10～30%左右，同时，在冷做硬化效应下提高自身刚性。
（2）膨胀管连接技术（膨胀螺纹技术）、膨胀后的螺纹密封技术（等径同步膨胀）。
膨胀管之间丝扣密封是技术关键。长井段封堵需要接多根膨胀管，关键是其丝扣之间的密封，影响丝扣密封的因素有偏扣、未上紧、下钻过程中管柱旋转导致松扣等。此外，丝扣上的过紧会导致膨胀管缩径，致使膨胀器无法通过使施工失败。
针对以上情况，在考虑膨胀过程中的动态密封的要求下，设计出了特殊膨胀螺纹连接，在实验室中可耐压内压60MPa不渗漏，膨胀压力达到40MPa无渗漏，充分证明了其先进性和有效性。
（3）金属悬挂卡瓦的研制
金属悬挂卡瓦为膨胀管外表面上突起的三角形截面的环棱，以降低膨胀阻力。膨胀管扩径后，金属悬挂卡瓦三角形尖峰嵌入套管壁，使膨胀管对于套管轴向位置相对固定，控制膨胀管的轴向位移和应力传递。另外该金属悬挂卡瓦还能进一步增强了补贴管柱的悬挂力，减轻了橡胶密封带的悬挂负担，间接延长了橡胶密封带寿命。
2.2 膨胀发射装置核心技术
（1）防障卡膨胀锥
膨胀锥的作用是使补贴管径向膨胀，在膨胀作业时都将受到很高的界面应力，通过对膨胀锥的选材、结构及几何尺寸的设计，在传统膨胀锥的基础上，開发出了新型防障卡膨胀锥。其智能向低阻力方向摇摆，解决了普通膨胀芯头锥柱表面，机械直进，易卡井的难题。
（2）膨胀尾堵
膨胀管在补贴施工时多采用由下至上的膨胀工艺，为了使膨胀管能够在设定位置开始膨胀、在膨胀过程中降低大钩负荷，需要在膨胀管的下端安装膨胀尾堵，使膨胀头和尾堵之间形成一个发射室，在膨胀管膨胀时向发射室内泵入液体，依靠液体的压力推动膨胀头向上运动，实现膨胀管径向胀大，在膨胀施工结束后再将底堵去除。常规发射室尾堵的去除主要采用钻削的方法。
3.液压解卡技术的配套
液压解卡装置
该装置主要由上接头、泄压开关、多级增力液缸、锥体、上锚定器、卡瓦座、下锥体、下锚定器、下卡瓦座、倒扣接头和液压丢手组成。
（1）多级增力液缸
多级増力液缸工具钢体外径设计为φ148mm、行程为500mm，因为单位面积内产生的推力有限，所以采用5级液缸连接，每级液缸在1mpa压力下产生1吨上提力，5级液压缸叠加为5吨上提力，压力20mpa时可达100吨上提力，由于上提力直接作用在落鱼上，井架载荷不变，解决了普通修井机载荷小的问题。活塞上部配有行程泄压阀，根据地面压力可以掌握井内情况。同时液缸级数的增加降低了地面工作压力，有效保障工作人员的安全系数。
（2）环形锚定器
环形锚定器与普通锚定器的不同主要是在锚瓦上，锚瓦材料选用40cr表面氮化处理，洛氏硬度可达hrc=50度，锚瓦的外径与套管内径相同，与套管接触面积3046.4mm3，是普通封隔器的3倍以上，通过地面试验在拉力达到100吨时锚瓦顶部镶入套管0.3mm，套管没有发生变形现象，因此不会因为上提力过大而导致损坏套管。锚瓦设计在工具下部，工具和工具以上管柱不承受解卡拉力。锚瓦采用液压控制，下锚瓦设置剪切销钉，可根据落鱼与卡点距离情况设计剪钉剪切力，下部有回收装置，保证了在泄压后锚瓦能够可靠回收。双级锚瓦交替工作不会因为落鱼与卡点距离过长管柱出现弹性变形，工具行程有限而导致解卡失败，实现了连续解卡目的。
4.现场应用情况
该技术自2012年以来，从试验到推广应用累计实施81井次。稠油区块75口，占总井数的92%。措施总投入1070万元，获得经济效益1879万元，有效恢复了油水井通道，确保了油水井的正常生产及后续措施的实施。从基础上间接提高了油井单井产量，获得良好的经济效益和社会效益，应用前景广阔。
5.结论及认识
小修油水井通道修复技术把液压解卡、新型液压整形技术和套管补贴加固技术三者有机结合在一起，有效解决了以往小修设备恢复油水井通道中的一些难题，避免了部分井转大修，为带病油水井的治理提供了一种非常有效的修复手段。采用该技术修复油水井通道，可确保大量油水井恢复正常生产及后续增产措施的顺利实施，技术经济效益显著。
参考文献
[1] 王维星，武瑞霞，李在训，等.液压变径滚压套管整形技术[J].石油矿场机械，2010，39（7）：86-87.
[2] 杜荣.修井作业解卡方法的分析与应用[j].石油和化工设备.2013（16）.
[3] 中原石油勘探局编写.井下作业技术标准汇编（2010，39（11）：56-59.）.
[关键词]整形 补贴 解卡 应用
中图分类号：S759 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0178-01
引言
辽河油田曙采油区的油水井受增产措施及地质因素的影响，大部分的井都存在不同程度的套管损坏。油水井套管的技术状况越来越差，套管发生腐蚀穿孔、破裂、裂纹、裂缝、螺纹漏失井数逐年增加，成为困扰生产的重要因素之一，目前曙光采油厂套损井1400余口，占全厂总井数三分之一以上，套损种类的多样性与复杂性严重影响了油井的正常生产，能否高效的恢复油水井通道为后续措施及生产提供必要通道已为影响油井挖潜增效的重要因素之一。
1.新型套变井液压整形技术
整形器工具
1.1 液压扩径整形器
液压扩径整形器由有锥形头部的外壳、芯轴及若干个棍子构成。它在整套系统的最下部，它的特征是外表面镶满鼓形辊子，由数百个变径棍子按一定的规律排列，主要由它接触套管变形处，对套管内壁进行滚压，胀头直径自动增加到预先设定的尺寸，将套管恢复到原有的通径。鼓形辊子是转动的，摩擦阻力小，省力、修井效果好。
1.2 泄压开关
它在锚定器组的上部，它的功能作用是，在现场施工过程中需要重复数次将设备上部油管柱内的水排泄掉并且还需要可靠关闭，此项由泄压开关来实现。
针对第一代泄压开关易堵塞，起出整形管柱前还需要投球打压才能泄压的情况，我们对泄压开关进行了改进，由投球打压式改为上提下放式，彻底避免了该种情况的出现。
1.3 增压器
液压增压器采用液压增压原理，将一定的液压动能转换为整形所需的机械动能，主要由上接头、缸套、内管、泄压套、活塞、钢球以及下接头构成。
常规液压整形技术只配套了外径为Φ146mm的增压器，部分井施工时，整形器还未下到整形预定位置，增压器已遇阻。为解决此问题，在不影响增压器性能的基础上我们研制了Φ138mm的增压器，扩大了该技术应用范围。
1.4 水力锚
水力锚采用多级压裂式，主要由锚体、防砂管、弹簧片、锚牙、螺钉、密封圈以及压条构成。由于整形压力较大，为确保管柱具有足够的锚定力，必须配备多组水力锚，配备数量根据整形压力高低而增减，其规格按所要修复的套管不同而选择。
2.新型膨胀管补贴技术
补贴主要工具
2.1 膨胀管核心技术
（1）膨胀管材技术（包括管材化学成份、性能、热处理状态和尺寸公差控制标准）：
膨胀管材料性能要求材料延伸率高，易于膨胀变形，膨胀变形后机械性能基本达到普通套管水平，之后还要在严酷的井底环境中服役，对管材性能有较高要求。
膨胀管是一种由特殊材料制成的具有良好塑性的金属钢管，膨胀管材料性能要求材料延伸率高，易于膨胀变形，变形后机械性能基本达到普通套管水平，即膨胀变形后达到API标准N80钢级水平。在井下通过机械或液压的方法使膨胀管在直径方向上膨胀10～30%左右，同时，在冷做硬化效应下提高自身刚性。
（2）膨胀管连接技术（膨胀螺纹技术）、膨胀后的螺纹密封技术（等径同步膨胀）。
膨胀管之间丝扣密封是技术关键。长井段封堵需要接多根膨胀管，关键是其丝扣之间的密封，影响丝扣密封的因素有偏扣、未上紧、下钻过程中管柱旋转导致松扣等。此外，丝扣上的过紧会导致膨胀管缩径，致使膨胀器无法通过使施工失败。
针对以上情况，在考虑膨胀过程中的动态密封的要求下，设计出了特殊膨胀螺纹连接，在实验室中可耐压内压60MPa不渗漏，膨胀压力达到40MPa无渗漏，充分证明了其先进性和有效性。
（3）金属悬挂卡瓦的研制
金属悬挂卡瓦为膨胀管外表面上突起的三角形截面的环棱，以降低膨胀阻力。膨胀管扩径后，金属悬挂卡瓦三角形尖峰嵌入套管壁，使膨胀管对于套管轴向位置相对固定，控制膨胀管的轴向位移和应力传递。另外该金属悬挂卡瓦还能进一步增强了补贴管柱的悬挂力，减轻了橡胶密封带的悬挂负担，间接延长了橡胶密封带寿命。
2.2 膨胀发射装置核心技术
（1）防障卡膨胀锥
膨胀锥的作用是使补贴管径向膨胀，在膨胀作业时都将受到很高的界面应力，通过对膨胀锥的选材、结构及几何尺寸的设计，在传统膨胀锥的基础上，開发出了新型防障卡膨胀锥。其智能向低阻力方向摇摆，解决了普通膨胀芯头锥柱表面，机械直进，易卡井的难题。
（2）膨胀尾堵
膨胀管在补贴施工时多采用由下至上的膨胀工艺，为了使膨胀管能够在设定位置开始膨胀、在膨胀过程中降低大钩负荷，需要在膨胀管的下端安装膨胀尾堵，使膨胀头和尾堵之间形成一个发射室，在膨胀管膨胀时向发射室内泵入液体，依靠液体的压力推动膨胀头向上运动，实现膨胀管径向胀大，在膨胀施工结束后再将底堵去除。常规发射室尾堵的去除主要采用钻削的方法。
3.液压解卡技术的配套
液压解卡装置
该装置主要由上接头、泄压开关、多级增力液缸、锥体、上锚定器、卡瓦座、下锥体、下锚定器、下卡瓦座、倒扣接头和液压丢手组成。
（1）多级增力液缸
多级増力液缸工具钢体外径设计为φ148mm、行程为500mm，因为单位面积内产生的推力有限，所以采用5级液缸连接，每级液缸在1mpa压力下产生1吨上提力，5级液压缸叠加为5吨上提力，压力20mpa时可达100吨上提力，由于上提力直接作用在落鱼上，井架载荷不变，解决了普通修井机载荷小的问题。活塞上部配有行程泄压阀，根据地面压力可以掌握井内情况。同时液缸级数的增加降低了地面工作压力，有效保障工作人员的安全系数。
（2）环形锚定器
环形锚定器与普通锚定器的不同主要是在锚瓦上，锚瓦材料选用40cr表面氮化处理，洛氏硬度可达hrc=50度，锚瓦的外径与套管内径相同，与套管接触面积3046.4mm3，是普通封隔器的3倍以上，通过地面试验在拉力达到100吨时锚瓦顶部镶入套管0.3mm，套管没有发生变形现象，因此不会因为上提力过大而导致损坏套管。锚瓦设计在工具下部，工具和工具以上管柱不承受解卡拉力。锚瓦采用液压控制，下锚瓦设置剪切销钉，可根据落鱼与卡点距离情况设计剪钉剪切力，下部有回收装置，保证了在泄压后锚瓦能够可靠回收。双级锚瓦交替工作不会因为落鱼与卡点距离过长管柱出现弹性变形，工具行程有限而导致解卡失败，实现了连续解卡目的。
4.现场应用情况
该技术自2012年以来，从试验到推广应用累计实施81井次。稠油区块75口，占总井数的92%。措施总投入1070万元，获得经济效益1879万元，有效恢复了油水井通道，确保了油水井的正常生产及后续措施的实施。从基础上间接提高了油井单井产量，获得良好的经济效益和社会效益，应用前景广阔。
5.结论及认识
小修油水井通道修复技术把液压解卡、新型液压整形技术和套管补贴加固技术三者有机结合在一起，有效解决了以往小修设备恢复油水井通道中的一些难题，避免了部分井转大修，为带病油水井的治理提供了一种非常有效的修复手段。采用该技术修复油水井通道，可确保大量油水井恢复正常生产及后续增产措施的顺利实施，技术经济效益显著。
参考文献
[1] 王维星，武瑞霞，李在训，等.液压变径滚压套管整形技术[J].石油矿场机械，2010，39（7）：86-87.
[2] 杜荣.修井作业解卡方法的分析与应用[j].石油和化工设备.2013（16）.
[3] 中原石油勘探局编写.井下作业技术标准汇编（2010，39（11）：56-59.）.