CN116677336A - 一种套断井治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种套断井治理方法，涉及能源开采领域，包括以下步骤：在套断井附近钻出一口救援井，直至钻遇下部套管；在救援井内下入救援井套管固井；在救援井内下入扩眼钻头至下部套管旁边，随后控制扩眼钻头的扩眼钻头刀翼张开，并对下部套管进行开窗；修窗；封堵套断井；或者，从救援井向下部套管下入膨胀管。有益效果是：本方案利用扩眼钻头刀翼张开并切削下部套管实现开窗，无需再设置额外的支撑或导向工具，操作简单，施工效率高。可以确保救援井和储气疑难老井盖层的有效封堵，保证老井眼的封堵密封性，为该区块储气库建设奠定基础，也可以实现下部套断井搭桥再利用，开采下部剩余油。

Description

一种套断井治理方法

技术领域

本发明涉及能源开采领域，具体涉及一种套断井治理方法。

背景技术

国内大批老井因服役年限较长、井筒套管腐蚀磨损、射孔等因素的影响，发生套变，出现套管内外漏气和层间窜气，携带浅层水向地面返液造成严重环保问题。

套断井治理受到当地政府高度重视，尤其是环保治理井，环保井彻底封堵技术急需攻克，刻不容缓。套断井的治理，最基本的方法是大修，如打捞作业、套管整形作业、套管补接与取套换套作业等。但部分老井(套断井)井筒条件恶劣，无法完成原井筒大修作业，因此需要在老井附近打救援井，通过管外开窗进入套管内部进行修井作业。

现有技术沿着老井眼轨迹打救援井，需要保持定向精度，使得救援井轨迹始终与老井眼轨迹保持合适距离。目前通常用到的导向工具是无源磁导向工具，它可以捕捉老井眼井筒套管的磁信号，再通过信号分析处理，计算出救援井井眼与老井眼的实时相对位置，为下一步定向钻进提供可靠参数。救援井钻至老井眼下部套管处，之前的惯常处理方法通过救援井井眼向老井眼方向用射孔枪射孔或水力磨料射流喷射，目的是贯穿老井眼套管，再把水泥浆挤入老井眼井筒内，实现老井眼的封堵。但这种以射孔或射流贯穿老井眼，再挤入水泥浆封堵的方式具有很大不确定性，不能确保老井眼的封堵密封性。同时，该方式无法重入老井眼实现下部套断井搭桥再利用。

最佳的处理方式是通过套管外开窗、修窗，实现老井眼的重入，再注入水泥浆进行封堵或通过膨胀管搭桥再利用开采下部剩余油，这样的处理方式可以确保套断环保治理井和储气疑难老井盖层的有效封堵，也可以实现下部套断井搭桥再利用。

但这种处理方式涉及到老井眼井筒的管外开窗工艺，目前来看，套管外开窗方法仍较少或较为复杂，利用现有的开窗技术和工艺，通常是从救援井裸眼井眼打到老井眼的套管处，由于普通钻头硬度大且地层结构较软，钻头与套管容易打滑，难以直接从套管外开窗，通常需要再设置支撑结构，例如斜向器，因此通过管外开窗实现老井眼重入的施工过程难度较大。需要探索出一种新的技术和方法来解决救援井到老井眼的套管外开窗及老井眼重入等难题，进而实现套断井治理的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何治理套断井。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种套断井治理方法，套断井内具有老井套管，所述老井套管从套断处断裂并错开形成上部套管和下部套管，包括以下步骤：

步骤1，在所述套断井附近钻出一口救援井，直至钻遇所述下部套管；

步骤2，在所述救援井内下入救援井套管固井；

步骤3，在所述救援井内下入扩眼钻头至所述下部套管旁边，随后控制所述扩眼钻头的扩眼钻头刀翼张开，并对所述下部套管进行开窗；

步骤4，修窗；

步骤5，封堵所述套断井；或者，从所述救援井向所述下部套管下入膨胀管。

本发明的有益效果是：本方案利用扩眼钻头刀翼张开并切削下部套管实现开窗，无需再设置额外的支撑或导向工具，操作简单，施工效率高。可以确保救援井和储气疑难老井盖层的有效封堵，保证老井眼的封堵密封性，为该区块储气库建设奠定基础，也可以实现下部套断井搭桥再利用，开采下部剩余油。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤1具体为：利用无源磁导向技术在所述套断井附近钻出一口救援井，所述救援井从所述套断处开始与所述套断井并行，至向下延伸50米-150米，随后所述救援井与所述套断井轴线呈小角度夹角继续钻进，直至钻遇所述下部套管。

采用上述进一步方案的有益效果是：本方案应用于老井套管断裂的情况，通常较难找到断裂后的下部套管。采用本方案利用无源磁导向技术，实现上述的与所述套断井并行，随后救援井与套断井轴线呈小角度夹角钻遇下部套管，可小角度的接触下部套管，便于进行后续的开窗操作。

进一步，所述小角度夹角为大于0°且小于或等于3°。

采用上述进一步方案的有益效果是：救援井与套断井夹角小，扩眼钻头的扩眼钻头刀翼旋转，可以有效切削下部套管侧壁，避免打滑。

进一步，所述步骤2中，所述救援井套管下端与所述救援井底部的距离小于2米。

进一步，所述步骤3中，将所述扩眼钻头依次与扶正器和钻柱连接，通过扶正器和钻柱在所述救援井内下入所述扩眼钻头。

采用上述进一步方案的有益效果是：扶正器用于稳定钻柱，确保扩眼钻头的工作过程稳定。

进一步，所述步骤3中，所述扶正器保持在所述救援井套管内。

采用上述进一步方案的有益效果是：扶正器沿救援井套管移动，并为钻柱提供导向。

进一步，所述步骤3中，所述扶正器为偏心式、球形式或对称式，所述扶正器的外径小于所述救援井套管内径，且所述救援井套管内径与所述扶正器外径的差值小于或等于8mm。

进一步，所述步骤3中，所述扩眼钻头为掏穴钻头、投球式水力扩孔钻头或偏心磨鞋钻头。

进一步，所述步骤4具体为：在所述救援井内下入领眼磨鞋对开窗处进行修窗。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用领眼磨鞋修窗，便于后续进行封堵作业或套断井搭桥再利用。

进一步，所述步骤1中：采用PDC钻头钻出所述救援井。

附图说明

图1为本发明套断井治理方法的流程图；

图2是本发明的利用磁导向技术精准找到套断井下部套管的过程示意图；

图3是本发明的救援井钻至套断井下部套管处的整体示意图；

图4是本发明的救援井下入开窗工具串整体示意图；

图5是本发明的扩眼钻头刀翼切割下部套管示意图；

图6是本发明的下部套管被切割开孔洞示意图；

图7是本发明的采用领眼磨鞋修窗示意图；

图8是本发明的下部套管修窗完毕示意图；

图9是本发明的套断井下部套管搭桥再利用的示意图；

图10是救援井封堵示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、套断井；2、套断处；3、下部套管；4、救援井；5、地面放电设备；6、磁导向采集系统；7、放电电极，8、磁导向测量系统；9、救援井套管；10、钻柱；11、PDC钻头；12、扶正器；13、扩眼钻头；14、扩眼钻头刀翼；15、领眼磨鞋；16、单弯螺杆钻具；17、膨胀管。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-图10所示，本实施例提供一种套断井治理方法，套断井1内具有老井套管，所述老井套管从套断处2断裂并错开形成上部套管和下部套管3，包括以下步骤：

步骤1，在所述套断井1附近钻出一口救援井4，直至钻遇所述下部套管3；

步骤2，在所述救援井4内下入救援井套管9固井；

步骤3，在所述救援井4内下入扩眼钻头13至所述下部套管3旁边，随后控制所述扩眼钻头13的扩眼钻头刀翼14张开，并对所述下部套管3进行开窗；

步骤4，修窗；

步骤5，封堵所述套断井1；或者，从所述救援井4向所述下部套管3下入膨胀管17。

本方案利用扩眼钻头刀翼14张开并切削下部套管3实现开窗，无需再设置额外的支撑或导向工具，操作简单，施工效率高。可以确保救援井和储气疑难老井盖层的有效封堵，保证老井眼的封堵密封性，为该区块储气库建设奠定基础，也可以实现下部套断井搭桥再利用，开采下部剩余油。

具体的，步骤5中，可同时封堵套断井1和救援井4；或者，从所述救援井4向所述下部套管3下入膨胀管17，连接下部老井井眼和救援井4，开采下部剩余油。

在上述技术方案的基础上，所述步骤1具体为：利用无源磁导向技术在所述套断井1附近钻出一口救援井4，所述救援井4从所述套断处2开始与所述套断井1并行，至向下延伸50米-150米，随后所述救援井4与所述套断井1轴线呈小角度夹角继续钻进，直至钻遇所述下部套管3。

本方案应用于老井套管断裂的情况，通常较难找到断裂后的下部套管3。采用本方案利用无源磁导向技术，实现上述的与所述套断井1并行，随后救援井4与套断井1轴线呈小角度夹角钻遇下部套管3，可小角度的接触下部套管3，便于进行后续的开窗操作。

具体的，如图2所示，无源磁导向工具串包括依次连接的磁导向采集系统6、地面放电设备5、放电电极7和磁导向测量系统8。

在上述技术方案的基础上，所述小角度夹角为大于0°且小于或等于3°。

救援井4与套断井1夹角小，扩眼钻头13的扩眼钻头刀翼14旋转，可以有效切削下部套管3侧壁，避免打滑。

在上述技术方案的基础上，所述步骤2中，所述救援井套管9下端与所述救援井4底部的距离小于2米。

在上述技术方案的基础上，所述步骤3中，将所述扩眼钻头13依次与扶正器12和钻柱10连接，通过扶正器12和钻柱10在所述救援井4内下入所述扩眼钻头13。

扶正器12用于稳定钻柱10，确保扩眼钻头13的工作过程稳定。

在上述技术方案的基础上，所述步骤3中，所述扶正器12保持在所述救援井套管9内。

扶正器12沿救援井套管9移动，并为钻柱10提供导向。

在上述技术方案的基础上，可选的，所述步骤3中，所述扶正器12为偏心式、球形式或对称式，所述扶正器12的外径小于所述救援井套管9内径，且所述救援井套管9内径与所述扶正器12外径的差值小于或等于8mm。

可选的，扶正器12还可以采用其他现有的扶正器结构。

在上述技术方案的基础上，所述步骤3中，所述扩眼钻头13为掏穴钻头、投球式水力扩孔钻头或偏心磨鞋钻头。

可选的，扩眼钻头13还可以为其他具有可沿其径向张开的扩眼钻头刀翼14的钻头。扩眼钻头刀翼14张开的形式可以包括但不限于内部钻井液流道中存在单向液流阀，通过投球或钻井液施加压力，使扩眼钻头刀翼14张开。

在上述技术方案的基础上，所述步骤4具体为：在所述救援井4内下入领眼磨鞋15对开窗处进行修窗。

采用领眼磨鞋15修窗，便于后续进行封堵作业或套断井搭桥再利用。

具体的，如图7所示，钻柱10下端通过单弯螺杆钻具16连接领眼磨鞋15。

在上述技术方案的基础上，所述步骤1中：采用PDC钻头11钻出所述救援井4。

其中，PDC钻头又称为聚晶金刚石复合片钻头。

在其中一个具体的示例中，首先，如图2所示，通过磁导向测量系统8的导向作用，跟踪套断井1的原井眼，打出一口救援井4。如图3所示，在救援井4中下入PDC钻头11钻进，救援井4在套断井1的套断处2开始与套断井1并行，并延伸一定的深度，随后与套断井1轴线夹角小角度(3°以内)钻进直至遇到下部套管3。

随后起出带有PDC钻头11的井下工具串，在救援井4内下救援井套管9固井，救援井套管9距离井底距离小于2m。

待固井完成后，如图4所示，下入开窗工具串，开窗工具串自下而上分别包括扩眼钻头13、扶正器12和钻柱10等。使扩眼钻头刀翼14张开，扩眼钻头刀翼14完全张开后，如图5和图6所示，通过旋转扩眼钻头13对套断井1的下部套管3进行切割，切割出孔洞。

随后，如图7所示，在救援井4内下入领眼磨鞋15对切割处进行修窗。修窗完毕后的示意图如图8。可选的，进行储气库下部套管3封堵以及疑难老井和救援井4套管外开窗后封堵作业，如图10所示；或者，可选的，套断井1再利用则需要下入膨胀管17，对套断井1和救援井4进行搭桥，从而开采下部剩余油，如图9所示。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种套断井治理方法，套断井(1)内具有老井套管，所述老井套管从套断处(2)断裂并错开形成上部套管和下部套管(3)，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在所述套断井(1)附近钻出一口救援井(4)，直至钻遇所述下部套管(3)；

步骤2，在所述救援井(4)内下入救援井套管(9)固井；

步骤3，在所述救援井(4)内下入扩眼钻头(13)至所述下部套管(3)旁边，随后控制所述扩眼钻头(13)的扩眼钻头刀翼(14)张开，并对所述下部套管(3)进行开窗；

步骤4，修窗；

步骤5，封堵所述套断井(1)；或者，从所述救援井(4)向所述下部套管(3)下入膨胀管(17)。

2.根据权利要求1所述的一种套断井治理方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

利用无源磁导向技术在所述套断井(1)附近钻出一口救援井(4)，所述救援井(4)从所述套断处(2)开始与所述套断井(1)并行，至向下延伸50米-150米，随后所述救援井(4)与所述套断井(1)轴线呈小角度夹角继续钻进，直至钻遇所述下部套管(3)。

3.根据权利要求2所述的一种套断井治理方法，其特征在于，所述小角度夹角为大于0°且小于或等于3°。

4.根据权利要求1所述的一种套断井治理方法，其特征在于，所述步骤2中，所述救援井套管(9)下端与所述救援井(4)底部的距离小于2米。

5.根据权利要求1所述的一种套断井治理方法，其特征在于，所述步骤3中，将所述扩眼钻头(13)依次与扶正器(12)和钻柱(10)连接，通过扶正器(12)和钻柱(10)在所述救援井(4)内下入所述扩眼钻头(13)。

6.根据权利要求5所述的一种套断井治理方法，其特征在于，所述步骤3中，所述扶正器(12)保持在所述救援井套管(9)内。

7.根据权利要求6所述的一种套断井治理方法，其特征在于，所述步骤3中，所述扶正器(12)为偏心式、球形式或对称式，所述扶正器(12)的外径小于所述救援井套管(9)内径，且所述救援井套管(9)内径与所述扶正器(12)外径的差值小于或等于8mm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种套断井治理方法，其特征在于，所述步骤3中，所述扩眼钻头(13)为掏穴钻头、投球式水力扩孔钻头或偏心磨鞋钻头。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种套断井治理方法，其特征在于，所述步骤4具体为：在所述救援井(4)内下入领眼磨鞋(15)对开窗处进行修窗。

10.根据权利要求1-7任一项所述的一种套断井治理方法，其特征在于，所述步骤1中：采用PDC钻头(11)钻出所述救援井(4)。