采气井套管头换装技术的应用

钱福和

（大庆钻探工程公司钻技一公司井控装备管理中心，黑龙江大庆163000）

1 套管头的结构和作用

套管头是用来固定钻进井的井口，连接井口套管柱，用以支持技术套管和油层套管的重力，密封各层管间的环形空间，为安装防喷器、油管头，采油树提供过渡连接，并且通过套管头本体上的两个侧口，可进行补挤泥浆、监控和加注平衡液等施工作业。

套管头一般用优质合金结构钢制成。在套管头内还设置套管挂，用以悬挂相应规格的套管柱，并密封环空间隙。其上要装防喷器组。油井完井后，套管头上则安装采油树。在陆地或海上进行钻井时，为了支持、固定下入井内的套管柱，安装防喷器组和其他井口装置，而以丝扣或法兰盘与套管柱顶端连接并坐落于外层套管的一种特殊短接头。

2 概况

随着大庆油田勘探开发的不断深入，钻井井控技术的发展，油田采气井数量大增。2013年9月，位于大庆肇州县二井子镇徐深903平1井套管头表套压力、技套压力有显示，该井套管头油层套管与技术套管、技术套管与表层套管间密封失效。该井是口高产天然气井，为了能够有效开发，大庆油田公司天然气开发部全力组织该井的修井施工工程，由采气公司、试采公司、钻井一公司、钻技一公司组成联合处理小组，对该井进行处理。经过近两年的施工，套管堵漏、修井、试采、管外固井、完成了该口井的处理，现将套管头换装部分进行了总结。

3 套管头换装施工流程

3.1 主要设备设施

（1）应急消防车一台。

（2）作业机，提供平台及提升装置并进行操作。作业平台上需要在最高点处有横梁来悬挂滑轮，作业平台上要有安装套管钳的吊点和固定套管钳钳尾绳的地方。现场能够提供380V、100kW电力，配电柜安装200A开关1个。

（3）20t吊车一台；移动电气焊车一台；可燃气体检测仪、灭火器、管柱、内割刀等工具，并提前完成动用电气焊作业的许可申请。

（4）套管头、下压工装等工件。

（5）套管钳及套管气密封检测成套装置，自供气源压力0.65～0.8MPa。

3.2 现场作业准备

（1）首先检查井口闸门开关状态、压力表压力情况，观察井口管柱内是否灌满完井液，有无溢流现象。

（2）对套管头部位及井口周围用可燃气体报警仪测定有无可燃气体，无可燃气体方可施工。

（3）对井口圆井周围搭建工作平台，保证人员操作安全。

（4）相关施工单位对所有施工用具进行检查确认，达到要求方可施工。

3.3 现场施工情况

3.3.1 切割悬挂器双公短节

3.3.1.1 卸掉与悬挂器连接的5-1/2″套管双公短接

（1）先用管钳或链钳进行人工卸扣，松扣困难可用加力杆，短节卸掉后，连接长度为1m的短套管。

（2）若短节无法卸掉，在短节上部对焊长度为1m的短套管，焊接中要保证居中度，确保割刀旋转时能居中平稳。

3.3.1.2 下入切割工具

（1）工具组合：机械式割刀+扶正器+转换接头+ø159mm短钻铤+提升短接。

（2）扣吊卡用作业机将割刀下入切割位置（距第二级套管头顶法兰面450mm），根据套管头现场安装尺寸计算，5-1/2″套管接箍在9-5/8″套管内部，接箍顶面距9-5/8″套管顶面153mm，切割位置距5-1/2″套管接箍上端258mm，距9-5/8″套管顶端105mm。

3.3.1.3 切割

（1）用链钳人力正转3圈，使机械式割刀卡瓦卡在套管内壁上后，下压0.5t使刀片伸出。

（2）继续用人力旋转切割工具，待扭矩明显减少时，说明套管已经割断。

（3）用作业机大钩吊出切割工具。

3.3.2 拆除第二级套管头

（1）切割成功后，卸掉二级套管头和一级套管头连接螺栓。

（2）用大钩平稳吊起二级套管头，并移出井口。

3.3.3 卸双公短节

（1）通过人力用管钳或链钳试卸剩余部分短节，松扣困难可用加力杆。

（2）若无法松扣，对焊短套管。

①将短节上部打磨平正，对焊长度3m的短套管，要确保垂直，焊接结束后对焊口进行打磨。

②将内径ø144mm的接箍套套入短套管和剩余短节焊口部位，接箍套上下与套管进行焊接。

③焊接结束后，通过套管钳卸扣。

④取出短节，清理和检查。

（3）若5-1/2″套管接箍螺纹损坏，将停止以下操作，将原第二级套管头连接，另行研究方案。若5-1/2″套管接箍螺纹完好，可继续进行以下操作。

3.3.4 接套管

（1）5-1/2″套管接箍内清理干净，均匀涂抹5101螺纹密封脂。

（2）用作业机吊装长度4m短套管进行对扣，先用人工引扣，确认没有错扣后再用链钳上扣，最后用套管钳按规定扭矩进行紧扣。

（3）试压合格后，进行安装套管头作业。

3.3.5 安装第二级套管头

（1）检查新第二级套管头，顶丝是否全部收回到法兰内，下法兰两处BT密封圈是否完好。

（2）更换掉第一级套管头顶法兰面上的BX158密封垫环，将新第二级套管头从上部下放到一级套管头上。下放时，应注意避免刮伤新下入套管头下部腔体内的两处BT密封圈。

（3）将第一级、二级套管头用螺栓连接、旋紧，用注塑枪进行两处BT密封的注塑，然后对BT之间的密封和下BT与9-5/8″芯轴悬挂器间环空密封性能进行试压检验。注塑、试压为24.37MPa（套管抗外挤强度的80%），稳压10min，压降不大于0.7MPa为合格。

（4）对第二级套管头坐挂悬挂器处的套管进行清洁，在法兰面上放两块厚度相等的木板。将5-1/2″卡瓦悬挂器放在木板上，旋转悬挂器上半部分，打开悬挂器，围套管安放。旋转悬挂器上半部分，转至90°，然后，拆掉旋转棒和卡瓦支撑螺栓。校正井口，使套管与套管头腔体同心。取掉木板，让套管挂自由下落到套管四通内。如果下落不均，轻轻地摇动套管，保证套管挂平正到位。

（5）旋紧分布在套管四通上部法兰外圆上的所有顶丝，压住悬挂器，防止悬挂器在井内的窜动。

（6）切割5-1/2″套管，切割位置距离第二级套管头上法兰顶部250mm，切割时应禁止焊渣等杂物掉入悬挂器和套管内。

（7）将悬挂器下压工装组装到第二级套管头上部。

（8）组装好后，操纵千斤顶，对下压套施加向下的作用力，下压套对卡瓦悬挂器传递向下的压力，参考坐挂吨位为60t。

（9）达到坐挂吨位后，重新对称旋紧第二级套管头上的8个顶丝，使卡瓦悬挂器充分卡住套管，并固定，拆掉下压工装。

4 结束语

该井经过拆掉旧的套管头、安装新的套管头、悬挂器坐挂、压力检测等工序，完成了我方承担的全部施工任务，为该井后期的天然气量产提供了有力的保障，套管头换装技术为今后类似问题的处理积累了宝贵的经验。