套管外补贴工艺研究与应用

李同勇(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)

0 引言

海洋石油钻井作业是一项高风险、高成本的作业，在钻井作业过程中，会遇到各种各样的井下复杂情况或井下事故，而套管复杂情况或套管事故就是其中较为常见的一种，如下套管中遇阻导致套管下不到位或遇卡导致套管无法下放或拔出，由于套管质量缺陷引起套管刺漏、裂纹、脱扣等，采用传统的倒扣等方法来处理这样的套管事故，往往需要花费大量的作业时间，少则7至8天，多则数10天，占用大量的人力、物力、财力，而采用套管外补贴工艺一般只需2至3天就可完成上述套管事故的补救工作，实现快速处理事故、最大限度降低事故造成的损失[1-4]。

1 套管外补贴工艺

1.1 工艺简介

套管外补贴技术较早是修复浅层套管破裂和变形的。目前通过进一步完善和发展，可以修复深部套管变形和错断、破裂，可以完全恢复原井的技术指标和功能。应用该技术前利用套铣钻头、套铣筒等工具，套铣套管外岩石和水泥环至套损点以下，采用倒扣或切割的方法，取出已损坏的套管，下入新套管对扣或补接并固井[5]。套管外补贴工具是一种适用于不同尺寸和质量套管的封隔器型补贴器，采用专用的外补贴工具对铣平端面的井下套管柱进行回接密封，最终成为修复套管柱的永久部分留在井下，重建完整的套管管串，实现井筒的密封性。

1.2 工具分类及组成

目前套管外补贴器有48.3 MPa、68.9 MPa和82.7 MPa三种额定工作压力，适用于不同套管尺寸的规格[6]。

套管外补贴工具由外筒、内置的密封总成和承载总成三部分组成。其中密封总成包括密封盘根、密封保护器和剪切销钉；承载总成包括卡瓦组合和卡瓦控制环。套管外补贴器外筒下部的引鞋，方便补贴器下入时捕捞住经磨铣平整的原套管；上部有连接套管的丝扣；中部为补贴器的延伸筒，可以根据需要调整切割位置和控制磨铣平整的原套管进入补贴器的长度。密封总成的密封盘根由保护套封住，可以避免套管进入补贴器时损坏密封盘根。承载总成的篮式设计可以在需要时进行脱手，卡瓦控制环可以磨铣掉套管外部的毛刺。

1.3 工具原理

将套管外补贴工具连接在新套管下部，下入井中捞住原套管后，继续下放外补贴工具直到不能再下行为止，在下放补贴工具的同时，井下原套管将补贴工具内的密封保护套顶开，密封盘根罩住原套管外壁从而实现密封。将新的套管下入井中，使新套管与原套管之间的套管外补贴工具一起构成套管外补贴。

1.4 工艺优点

套管外补贴工艺从井内套管柱外面实现补贴回接，不损失原套管串内径；特殊的“L”型密封盘根设计可以实现双向密封，最大限度保持补贴的完整性；拥有不同额定工作压力、较宽范围的补贴尺寸可选择，可以满足不同压力等级、不同井身结构的需要；补贴器的承载总成采用篮式设计，可以方便地捞住经磨铣平整的井内原套管柱，同时在需要的时候可以进行脱手操作；套管外补贴工艺既能在半潜式平台实现悬挂式套管回接，也可以在自升式平台实施卡瓦式套管回接。

2 施工工序

2.1 作业前准备

作业前需要获得已下入的套管准确及详细的数据，如果套管外环空已经固井，则需要下入CBL或下入工具测套管卡点并确定套管外环空水泥返高位置，以利于寻找切割点进行切割作业。如果套管外环空没有固井，则需进行固井作业并座挂套管，倒扣、切割套管后，起出套管座挂卡瓦或套管悬挂器。如果需要，可下入铣锥磨鞋组合，清理套管内径，为下入套管内水力割刀切割套管作准备。

2.2 切割位置与切割点选择

(1)对于在下套管过程中遇阻使套管没有下到位，或者由于套管挂质量问题导致座挂不住、密封总成不能密封等现象，可以选择在套管头以下尽可能浅的井深位置作为切割点，这样可以减少切割后回收的套管数量和新下回接套管串的数量，以利于缩短套管作业时间，又兼顾套管配长难度。

(2)对于刺漏、裂纹或脱扣等故障套管，则选择在故障套管以下的第一根长套管上。

(3)具体切割点的确定。在选择好切割位置深度范围后，确认该深度长套管的接箍以下4 m至该长套管的中间位置之间。这样可以确保原套管串能进入补贴器足够的长度，同时也方便新回接套管的配长。

2.3 切割和回收套管

在确定好切割点深度后，下入套管内水力割刀至预定深度切割套管；切割完后进行套管内捞矛工具打捞、回收套管。

2.4 修整割口

切割后的套管割口需要磨铣修整。下入外侧带裙边引子的领眼磨鞋，修整被切割的套管割口并清理套管外的污垢，修整完毕后的原套管顶部成锥形。修整完毕起钻前利用磨铣工具组合再次校正原套管顶部的深部，计算补贴器和新回接套管串的最终配长以提供准确的数据。

2.5 组合、下入补贴套管串

依次组合并下入套管外补贴器、新回接套管串、配长套管串及套管挂。控制下放速度，捞住原套管后继续下放，剪切密封总成保护套销钉后继续下放，直至管串不能下行或者套管坐挂到位为止。

2.6 过提原套管，实现补贴器密封

组合并下入套管内捞矛组合至原套管内部，过提原套管15 t左右，把补贴器卡瓦向内压缩，使卡瓦锁紧密封总成并使之与原套管紧密相连，从而实现套管串的完整性。下放管柱，退出捞矛。

2.7 试压验封

按不超过套管的承压能力从套管内对套管外补贴器进行试压，测试补贴器是否密封合格。试压合格，完成套管外补贴工作[6]。

3 某井应用实例

某井坐封7″尾管顶部封隔器后，试压20.68 MPa，未成功。采用逐段试压法，推断是35 m以上套管有漏点。经研究决定采用套管外补贴回接工艺进行补救。在套管挂以下合适位置切割9-5/8″套管，采用套管外补贴回接套管工艺并实现套管坐挂及密封，建立本井9-5/8″套管的完整性。

3.1 切割回收套管及悬挂器

下入9-5/8″套管割刀组合至切割深度36.9 m(套管接箍在30.62 m)，确定9-5/8″和13-3/8″环空压力为0，36.9 m处开始切割套管，起钻甩割刀工具。配9-5/8″套管捞矛钻具组合至17.16 m，释放捞矛，回收套管悬挂器和短套管、套管1根、套管转换接头1个以及断套管1根。

3.2 磨铣套管割口

下12-1/4″套管磨铣工具组合至鱼顶36.9 m，套洗并修理鱼顶至37 m。倒划至33 m，冲洗掉鱼顶磨铣后的碎屑，起钻。

3.3 下入套管外补贴工具

(1)配套管补贴工具组合。

(2)下至22 m，最后一根套管上接顶驱和循环头，继续下至鱼顶37 m。旋转引鱼顶进入补贴内，下压至37.48 m(补贴器顶部密封在37.32 m，底部密封在37.48 m)上提确认卡瓦卡牢鱼顶，压力测试13.79 MPa,10 min。

(3)拆升高短节与套管头连接，提起防喷器和升高短节，上提拉力60 t，放入9-5/8″套管卡瓦，下放悬重20 t，坐套管卡瓦，套管头工程师完成切割套管作业，安装9-5/8″ x 13-3/8″ 套管密封。安装井口，事故处理完毕。

本次套管外补贴作业，从组合9-5/8″套管割刀组合到补贴完成，共用时15个小时，顺利实现了套管的完整性，后续完井作业顺利。

4 结论与建议

(1)套管外补贴工具结构简单，现场操作方便，能大幅度减少处理事故的时间，提高生产时效。

(2)套管外补贴回接工艺从套管外进行回接，不造成原套管串的内径损失，不影响后续施工作业的实施。

(3)套管外补贴工具具有双向密封特点，密封性好。

(4)从现场应用实例来看，采用套管外补贴工艺处理套管事故，是可行、高效的一种方式。

(5)套管外补贴通常适用于套管外无水泥封固的情况，因此作业前，必须确定套管切割位置及环空外水泥胶结情况。如果遇到套管外有水泥的情况，理论上也可以进行套铣后进行补贴，但需要做套铣和其他方案的经济性评价[7-9]。