剛 晗，衛(wèi)秀芬，唐 潔

(1.大慶油田有限責任公司采油工程研究院，黑龍江大慶 163453；2.大慶油田有限責任公司采油一廠，黑龍江大慶 163000)

1 修井技術發(fā)展歷程

2 修井關鍵技術現狀及效果

大慶油田大修工藝技術經過4個階段的發(fā)展完善，主要形成了油水井直5-1/2″套管解卡打撈及整形技術、套損井打通道技術、密封加固技術、報廢技術、取換套技術、側斜修井技術和水平井修井技術、氣井修井技術8大類修井工藝技術，不斷增強大修工藝技術的適應性，各類修井技術水平得到了大幅度的提高，其中，油水井直井5-1/2″套管解卡打撈、整形打通道、取換套、側斜、油水井報廢技術發(fā)展及應用具有油田特色，且國際先進。修復率從1996年的57.07%提高到2008年的91.7%，“十二五”以來始終保持較高水平80%以上。各類修井技術應用規(guī)模進一步擴大，年修井能力達到了2000口以上， “十二五”以來累計共完成油水井大修12817口，累計恢復產油149.74×104t，恢復注水4835.11×104m3，提高了油水井利用率，對完善注采關系、保持注采平衡、控制成片套損區(qū)及提高油田采收率發(fā)揮了重要作用(表1)。

2.1 5-1/2″套管油水直井套損井修井技術

2.1.1 解卡打撈及整形技術

表1 “十二五”以來修井技術應用情況統(tǒng)計Table 1 Statistics on the application of workover technology since the 12th five-year plan

2.1.2 小通徑套損井打通道技術

(1)通徑大于70 mm套損井打通道技術。

(2)通徑50～70 mm套損井打通道技術。

(3)通徑小于50 mm套損井打通道技術。

目前，通徑90 mm以上套損井打通道的成功率達95%，通徑50～90 mm套損井打通道的成功率達85%以上，技術水平成熟。通徑50 mm以下的套損井應用840口，打通道成功率由10.5%提高到50.7%。

2.1.3 取換套技術

“十二五”以來，大慶油田累計取換套905口井，直井取套最深達到1138 m，工藝成功率在95%以上[11]。其中，定向井取換套24口，最大套銑深度561.7 m，最大套銑井斜12.3°，成功率達100%，修復后的油水井內徑恢復率為100%，密封承壓為15 MPa，能夠滿足各種分采、分注措施的要求，是最徹底的一種套管修復方法。

2.1.4 密封加固修復技術

(1)大通徑密封加固技術。

(2)實體膨脹管密封加固技術。

實體膨脹管密封加固技術由膨脹管、發(fā)射腔、脹頭和底堵組成，原理是利用金屬材料具有塑性變形的特性，施加外力，使材料在強化階段產生塑性變形，直徑適度增大，強度不降?，F場實施補貼加固時，先用油管將膨脹管下至套損井段，在地面用高壓泵向油管內泵入清水，清水通過膨脹錐進入底堵脹頭之間的密封腔，在液壓和脹頭的作用下，補貼管完成整體膨脹，緊貼于套管內壁，實現錨定與密封?？梢詫崿F加固管和套管全程緊密貼合，密封性好，膨脹管膨脹后通徑內徑的范圍為108～112 mm，膨脹材料膨脹后機械性能與J55套管相當，膨脹時的驅動力為400～440 kN，折算成現場泵壓44～48 MPa，膨脹管膨脹后抗內壓達到91 MPa，抗外擠達到51 MPa，最大加固長度達到150.7 m，成功率在98%以上[12]，適用于大段彎曲變形的井段密封加固，解決了密封不可靠、錨定力小、加固后內通徑縮小的問題，并可實現長井段加固，滿足了小直徑生產管柱分注分采等工藝要求。

2.1.5 工程報廢技術

工程報廢分為水泥封重泥漿壓井暫時報廢和固永久報廢兩種工藝。重泥漿壓井暫時報廢是利用井內泥漿柱的壓力始終大于(或等于)地層壓力，以達到壓住油層和錯斷口的目的。實現了井口無溢流、層間無竄流的報廢目的；水泥封固永久報廢是利用微膨脹水泥對竄漏層段間進行封堵竄后，再對錯斷、破裂部位的套管井眼循環(huán)擠注水泥漿，使錯斷、破裂部位以上50～100 m至人工井底充滿水泥漿，固化后即永遠封固所有油層井段，達到永久封固報廢的目的。在普通A級水泥漿中加入膨脹劑及與其配伍的分散劑、促凝劑、失水劑和消泡劑，使水泥漿具有凝固速度快、早期強度高、體積微膨脹等特點，微膨水泥在凝固38 h后，膨脹率可達0.071%以上。既能有效地封堵，又可抗水、抗氣侵，封固強度較原水泥漿提高3 MPa以上，滿足封堵和報廢工藝要求。解決了普通水泥漿凝固后收縮失重而使封堵、固井質量達不到預期技術指標的問題，適用于無法修復的嚴重套損井做報廢處理，便于補鉆更新井?！笆濉币詠?，大慶油田累計工程報廢1271口井。

2.1.6 側斜修井技術

側斜修井工藝是將套損井段及以下部分實施水泥報廢封堵，利用定向工具及鉆具，在原井眼裸眼段的封堵以上的部位按照預定的方位進行側鉆，避開下部井眼和套管，重新開辟出新井眼，根據設計的軌跡鉆進，控制井眼軌跡中靶，下入新套管固井。形成了取套深度和側斜點優(yōu)選、井眼防碰、井眼軌跡控制、固井工藝、修井液體系等一系列側斜井修井工藝配套技術。在原井眼地面位置不變，對下部實施側鉆，井斜控制在3°以內，相當于直井，為深部套損井的徹底修復提供一個新的途徑。主要用于套損部位在900 m以下、徹底報廢原井射孔層位的套損井，可以修復采用整形、加固、取換套等常規(guī)技術無法修復的套損井。隨著該項技術的不斷完善與應用，側斜修井速度明顯提高，修井周期顯著縮短。已應用1320口井，“十二五”以來應用298口，成功率達到99.6%。與鉆新井比，不僅可以節(jié)約二次搬家、征地和地面配套設施建設費用，而且不影響原井網布置和開發(fā)方案[13]。

2.1.7 疑難井修井工藝技術

(1)吐砂吐巖石塊套損井綜合治理技術。

(2)大位移活性錯斷井修復技術。

針對大位移活性錯斷井斷口不穩(wěn)定、易丟失、找通道成功率低和時效差的問題，采取“先找(斷口)、再穩(wěn)(斷口) 、后打(通道)”的方案。研制了斷口穩(wěn)固劑及斷口穩(wěn)固工藝，提高了活性錯斷井打通道的成功率。研究形成陀螺雙測精準、陀螺單測、衡工具面、綜合4項定向找通道技術，引入磨銑、側出齒擴徑磨銑、大凹芯磨鞋磨銑、裁彎取直、正向扶正磨銑5項打通道技術，特制加長筆尖銑錐、帶狀盤式銑錐2項斷口修整技術，實現斷口找得準、通道打得開。研究形成3項復雜落物打撈技術，提高了復雜落物打撈的成功率和施工時效。研究形成多級定向報廢技術，保證了層間的徹底有效封堵報廢。研制了找打通道、磨套銑、復雜落物打撈、示蹤導引、憋壓丟手5類23種專用系列配套工具和防頂裝置，滿足了大位移活性錯斷井修復和安全施工需求。較好解決了斷口不穩(wěn)定，伴有砂埋、復雜落物的大位移活性錯斷井等復雜套變條件下的找打通道技術、打撈難題，提高了施工時效。現場試驗與推廣62口井，修復成功44口井，成功率為70.97%。

2.2 水平井修井工藝技術

針對水平井魚頭不居中、引入和修整難、鉆磨易傷害等套管大修技術難度大以及沖砂巖屑不易返出、停泵后易二次沉積阻卡管柱等問題，發(fā)展了水平井解卡打撈修井及沖砂技術。

研究形成了水平增力解卡、震擊解卡、鉆磨銑套解卡3種解卡打撈工具及配套工藝，其中，水平增力解卡利用打撈增力器把大鉤的垂直拉力轉變成水平拉力并具有增力效果，二力共同作用實現解卡，液壓打撈增力器(3級)在30 MPa下增力35 t，適用各種管柱斷脫滑落至彎曲或水平段被卡，或生產、壓裂等管柱被砂卡在水平段內的情況。震擊解卡采用倒裝鉆具結構或配合下擊器共同作用進行震擊解卡，或利用連續(xù)油管配合連續(xù)油管震擊器、加速器等管柱進行近卡點震擊解卡，主要適用于管柱掉井后砂卡或小件落物造成的管柱阻卡后的解卡(由于水平井砂卡一般都是砂橋卡)。鉆磨銑套解卡是應用水平井專用鉆磨銑工具和相應工藝管柱對被卡落魚或其他障礙物等進行破壞性處理，以將其清除，實現修復或為下步施工提供保障，適用于對小件落物、下井管柱、完井附件及水泥塞等阻卡的解卡。綜合運用各種工藝實現水平井復雜落物卡阻的解卡打撈，并保證管柱下得去、起得出，遇到復雜情況時可安全退出，施工效率高。

形成了水平井連續(xù)沖砂裝置與配套工藝，最快沖砂速度為33.6 m/h，適合于水平井各種井況的沖砂，根據不同工藝和井況選用管柱沖砂和連續(xù)沖砂，工藝可靠，且研制的沖砂液流變性好，懸浮攜砂能力強，能滿足水平井沖砂的要求。

水平井解卡打撈修井及沖砂技術相對成熟，工具基本配套，實現對水平井復雜條件下卡管柱解卡打撈修復、700 m以上長井段水平井沖砂作業(yè)，恢復故障水平井產能[14]。水平井解卡打撈修井目前處于國內外先進水平，水平井沖砂技術與國內外持平。應用92口井，成功率達到100%。其中，解卡打撈被卡管柱最長145 m，連續(xù)沖砂最長井段795 m。

2.3 氣井修井工藝技術

針對氣井施工危險性大、壓井液易漏失，氣層保護難、氣井套管漏失、腐蝕斷脫的油管強度低難打撈等修井難點，研究了深層氣井套管外漏治理技術，在氣井解卡打撈技術、電纜橋塞磨撈技術、外漏井修復技術、氣層保護技術、套管外竄氣治理技術等方面取得重大進展。

形成了氣井解卡打撈技術，設計了套銑母錐和套銑閉窗撈筒兩種解卡打撈工具，研制了解卡打撈管柱。能進行套銑，清理環(huán)空的腐蝕油管體、沉積的鐵銹和泥漿并使落物進入收集筒內，收集筒能堆集和撈獲腐蝕的油管皮子。解卡打撈工具解決了氣井腐蝕嚴重落物打撈難題，解卡打撈管柱保證隨時進行循環(huán)壓井，同時具有內防噴功能，降低了對地層的污染，保證了施工的安全。

形成了電纜橋塞磨撈技術，研制應用選擇性定位套銑鞋工具、橋塞磨撈一體工具，抓住中心管，打撈和解卡同時進行，選擇性定位套銑鞋實現了只磨水泥不磨橋塞功能，在去除橋塞上灰塞的同時保護橋塞中心管，為打撈橋塞創(chuàng)造了條件；橋塞磨撈一體工具可用于橋塞打撈。

形成了外漏井修復技術，修復方法有兩種：當井下技術狀況具備取換套條件時，采用取換套工藝修復；當井下技術狀況不具備取換套條件時，先采用高強度復合材料封堵漏失點，然后采用丟手插入式密封完井管柱維持生產。應用復合材料封堵套管漏失井段，解決了丟手插入式密封完井管柱只能屏蔽漏失點而無法修復套管漏失的問題，提高了漏失井修復質量。

形成了氣層保護技術，研制的新型無固相壓井液和凝膠暫堵技術，新型無固相壓井液與氣層巖性配伍，對氣層的傷害??；體系中加入了鹽結晶抑制劑，體系具有不易結晶的優(yōu)點，能夠滿足冬季施工需要。凝膠暫堵減少了壓井液漏失量，降低了對地層的污染，可以避免由于井漏而造成井噴事故發(fā)生。

形成了套管外竄氣治理技術，在油層套管和技術套管之間擠注封竄堵劑，封堵固井水泥環(huán)內部的竄氣通道，同時在自由段形成一定高度的水泥環(huán)。封竄工藝有擠注封竄和循環(huán)封竄兩種封竄工藝，技術關鍵是保證封固堵劑擠入量，實現帶壓候凝，解決了氣井環(huán)空竄氣治理難題。適用在一定擠注壓力(30 MPa以內)下，油、技環(huán)空具有擠注量井。

在電纜橋塞磨撈、套管漏失修復和氣層保護等方面取得技術創(chuàng)新，解卡打撈、套管漏失技術目前處于國內外先進水平，解決了氣井外漏修復和解卡打撈的修井技術難題，能對井下工藝管柱斷脫、卡阻以及套管腐蝕穿孔漏氣或斷脫、套管外竄氣等類型的故障氣井進行有效修復，滿足安全高效施工的需要[14-15]。大修137口氣井，全部達到治理要求，保障了采氣生產正常運行，并避免了徐深21、徐深23等高投入井報廢，節(jié)約了更新井費用1億元以上，且消除了氣田安全生產隱患。

3 存在問題及發(fā)展方向

(1)2016年底遺留待修井井數3948口，隨著油田深入開發(fā)，套損井數將逐年增多，套損類型主要為套管變形和錯斷，占65%左右，通徑小于50 mm套損井、活動性錯斷井、水平井等難修井比例逐年增多，修復難度將逐年加大，將給油田生產和安全環(huán)保帶來嚴重影響，需要繼續(xù)發(fā)展完善修井技術。修井技術將從提高修井修復率、時效、質量，提升安全環(huán)保施工水平、特殊井型修井能力等方面開展攻關，推進修井專業(yè)化進程。

(2)喇薩杏油田累計套損率已達到24.2%，套損形勢日趨嚴重，缺少建立在套損機理基礎上的超前預警方法，成為套損防治的技術瓶頸。需攻關完善套損預防技術，進一步深入研究套損機理，研發(fā)套損預警系統(tǒng)及管理工作平臺，制定風險區(qū)塊調控對策，變被動治理為主動防控，避免套損程度加劇。

(4)針對嚴重錯斷井，攻關套管與水泥環(huán)精細成像測井檢測技術，優(yōu)質、高效地評價套損井狀況，實現檢測無通道套損井下斷口狀況，提高修井檢測技術水平，提高措施針對性，使修井時效提高10%以上。

(5)水平井造斜段和水平段套管損壞無修復措施，直井段套管整形、加固技術不適用，攻關水平井水平段套變落物打撈及密封加固技術，解決水平段套變卡阻的落物打撈、整形及密封加固問題，進一步提高套損井修復率，工藝成功率達70%以上，密封段承壓達15 MPa以上。

(6)針對修井過程中深部取套時效低，開展深取提質提效現場試驗，提高深取井施工時效，在現有基礎上提高施工效率50%以上，裸眼段套銑速度日進尺>100 m，封固段套銑速度日進尺>40 m。

(7)常規(guī)修井施工需要壓井放溢，對油氣層造成一定程度的傷害，而且施工中的廢液無控制排放，對周圍環(huán)境造成不同程度的污染。為保護環(huán)境和油氣層，研究帶壓修井技術，井口壓力低于14 MPa的條件下，實現不放噴、不壓井修井，井口壓力在14 MPa下實現帶壓起下、打撈、套管整形及鉆磨銑功能，工藝成功率達到80%以上[16]。

(8)為提高套損井修井效率及成功率，發(fā)展智能可視化修井技術，研制一種套管檢測與修復集成的智能修井技術，修井設備裝有自動套管檢測儀器及自動控制修井設備，檢測儀器和計算機相連，修井時井下檢測儀器可把獲得的信息傳輸給計算機，計算機將顯示套管三維圖像，套損井段直觀可視。根據檢測的結果判斷并能選擇采取合適的修井措施進行修復，井下智能修井系統(tǒng)的最終發(fā)展目標是“地下修理機器人”，達到提高復雜套損井修復率的目的。