摘 要：随着油田开发的逐渐深入，油气水井套管状况逐渐变差，采油厂平均每年大约有20口井发生套管损坏，占总井数的1%，且损坏井数呈逐年上升趋势。而套管损坏直接影响着油气水井的正常施工和生产，给油田造成严重的经济损失。为此，如何提高套损井的修复利用率、完善注采井网、减少更新井数、节约开发资金和提高经济效益，成为亟待解决的生产问题。常用套管修复技术有取换套、套管补贴、套管整形，其中取换套工艺技术修复最彻底，可以完全恢复原井套管的技术指标和功能，满足开发方案的要求。
关键词： 套管修复技术；井下取换套工具；行星齿轮减速器
油田套管损坏井数呈逐年上升趋势。而套管损坏直接影响着油气水井的正常施工和生产，给油田造成严重的经济损失。因此，如何提高套损井的修复利用率、完善注采井网、减少更新井数、节约开发资金和提高经济效益，成为亟待解决的生产问题。开展小修作业取换套技术的研究，充分立足现有技术条件，通过工具研发和改进，满足井场条件和小修设备能力，通过现场应用验证，取得了良好的实施效果。
1 大修设备取换套局限性
以往取换套工艺的实施都是由小修进行先期验证，确定套管损坏点后，用大修设备取换套，再交小修完井。但大修设备对井场条件要求高，对于地处城区油井，大部分场地条件有限，有的甚至在住宅小区内，无法搬上大修设备，导致一些井不能恢复正常生产；同时大修搬迁与安装工作量大，修井周期长，成本费用高，每年取换套工作量约5井次，平均深度约300米，平均作业周期约15天，平均每口井的作业费及工具配套费约60万元。
2 新型小修取换套技术研究及主要解决的问题
2.1 技术原理
新型井下取换套工具自上而下分为机械增力装置（由上锚定器和行星减速器构成）、接箍定位器、补偿器、下锚定器。用反扣管柱与新型井下取换套工具连接，用小修设备将管柱下入井内的预定深度，缓慢上提接箍定位器，使定位爪的台肩卡进接箍缝隙，完成接箍定位；用小修液压钳反向旋转管柱，反向扭矩经管柱输入至行星减速器改变为正向扭矩并增大，正向扭矩依次经过接箍定位器、补偿器至下锚定装置；在正向扭矩作用下，下锚定装置的锚爪与套管壁锚定，形成正向作用力；行星减速器以上的上锚定器的锚爪与套管锚定在反向扭矩作用下形成反向作用力，上下锚定装置的相对作用力形成卸扣作用力，将套管从接箍处卸扣；卸扣过程中套管螺纹退扣位移通过补偿器来补偿。
2.2机械动力问题的解决
研制出适用于φ139.7mm、φ177.8mm两种套管尺寸的行星齿轮减速器，由输入总成、锚定器、减速机构及输出总成组成；减速机构主要传动结构为行星轮、太阳轮、内齿圈，它有一个轴线位置固定的齿轮叫中心轮或太阳轮，在太阳轮边上有轴线变动的齿轮即作自转又作公转的齿轮叫行星轮，行星轮有支持构件叫行星架。取套管时，通过中心齿轮轴（太阳轮）左旋，带动行星齿轮右旋，行星齿轮带动行星齿轮架左旋，使锚爪伸出与套管壁锚定；中心齿轮继续转动，带动行星轮右旋，行星齿轮带动内齿圈右旋。该行星减速器结构简单、减速效率高，实现换向的同时，也起到了减速增力的作用，增大了输出扭矩。目前小修液压钳低挡最大扭矩仅为3 KN· m，如果使用减速比为5的行星减速器，则可以实现最大扭矩为15KN·m的动力输出，完全满足套管上卸扣的要求，从而解决了小修液压钳动力不足的问题。
2.3 倒扣点控制问题的解决
为解决倒扣点难控制这一问题，创新研制出一种套管接箍定位器。将定位爪衔套在本体中心轴的外部，并通过控制剪钉限位于本体中心轴的限位槽上，且可沿限位槽进行移动，定位爪由环体以及沿环体周向间隔布置的多个弹性定位支爪构成，且在弹性定位支爪的下部外侧设置有向外凸起的定位凸台；支撑环其螺纹套装于本体中心轴的外部，与定位爪配合；当套管接箍定位器下入井下预定深度时，上提本体中心轴，定位支爪上的定位凸台卡进套管接箍缝隙，本体中心轴继续上行达到控制剪钉限位距离，定位凸台支撑于支撑环上，继续上提本体中心轴，地面设备载荷显示增加，即判断已准确定位套管接箍位置。在套管对接上扣后，通过一个上提的力将剪钉剪断，可使定位爪脱离定位位置，将工具安全起出。
2.4锚定器的改进
改进后锚定器适当增加锚爪的长度和宽度，使锚爪作用在套管上的受力面积增大，减少了对套管的损伤；另外，上下锚定器的同时作用也减轻了锚爪对套管的损伤，并且设计简单、操作方便、施工安全可靠。
3 现场应用
以A井为例，该井是位于小区附近的一口典型“城中井”，日产油3-5吨，北30米为加油站，地理位置敏感，且井场受限，大修设备无法搬上；该井表套深度以下油层套管损坏且出砂严重，常规小修维护作业无法使其恢复生产，因此长期处于停产状态。为解决这一生产难题，采用精确取套技术和二次取套回接完井技术，利用小修设备开展取换套作业。该井施工周期仅为16天，恢复日产油3t，达到节约工期，恢复油井产能的目的。
4 结论
通过实施小修取换套技术提高了修井时效，节约了作业成本，解决了部分大修作业无法实施的疑难井复产问题，为油田进一步挖潜创效作出了一定的贡献，未来可以持续推广应用。
参考文献：
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