取换套关键技术
1工艺原理及专用工具
1.1取换套工艺原理
套管取换的工艺原理是采用专用的套铣工具（套铣钻头、套铣筒等配套工具），套铣套管周围的水泥环及部分岩石，使套管自由，采用切割或倒扣的方式将套损点以上及其以下适当部位的套管取出，然后下入新套管对扣或用补接器补接，将损坏的套管换掉，达到修复的目的。 1.2取换套专用钻头
套铣钻头是用来破碎套管外水泥环以及水泥环外的岩石专用的套铣工具。根据齿形可分为复合片套铣钻头和圆弧齿套铣钻头；根据套铣钻头的形状可分为喇叭口套铣钻头和一般套铣钻头；根据套铣钻头的作用可分为套铣水泥环钻头、套铣非封固段钻头、套铣放气管及管外封隔器扶正器钻头和套铣断口专用钻头等。 复合片套铣钻头铣齿镶焊硬质合金柱，齿形如刮刀钻头的刀片，一般布有八齿，其结构形状如图1所示。取换套用复合片套铣钻头外径一般为φ290mm，内径φ260mm，一般用来套铣井内无落物的井段，套铣速度较快。
图1复合片套铣钻头图2圆弧齿套铣钻头圆弧齿套铣钻头齿形为圆弧状，铣齿铺焊钨钢粉，耐磨性好，有布二齿、三齿、八齿的，图2为布有八齿的圆弧齿套铣钻头。圆弧齿套铣钻头外径一般为φ290mm，内径φ260mm。主要用来套铣管外小件落物。
喇叭口套铣钻头内径到外径通过倒角过度，倒角有45°，60°，30°之分，主要用来收引下断口。图2其实就是一个喇叭口套铣钻头，由图可以看出它的内径到外径是通过
复合片钻头倒角过渡的。喇叭口套铣钻头齿形可以是复合片的，也可以是圆弧齿的。
套铣放气管及管外封隔器扶正器钻头内径较小，一般为φ190mm，外径较大，一般为φ300mm，以便完成对放气管和管外封隔器的磨铣。
取套常用套铣钻头参数见表1。
表1取换套常用套铣钻头参数表
序号接头螺纹接头外径
mm
外径
mm
内径
mm
齿数
个
用途
185/8in（75/8in）钻杆螺纹275（245）3001902，3，8套铣管外水泥环及落物285/8in（75/8in）钻杆螺纹275（245）3001906，8，18套铣管外水泥环及落物385/8in（75/8in）钻杆螺纹275（245）3002603，8，18套铣管外封隔器，引如下断口485/8in（75/8in）钻杆螺纹275（245）2902608，18套铣非封固段
575/8in钻杆螺纹2452602308，18套铣非封固段
685/8in（75/8in）钻杆螺纹275（245）2902602，3，8套铣管外水泥环
2工艺过程
取换套施工一般可分套铣前准备、套铣取套、补接完井三大步骤。
2.1套铣前准备
套铣前准备包括压井、起原井管柱、检测套损状况、处理井内落物、丢手填砂打水泥塞、配置修井液等工作。 2.1.1循环压井
为防止油气水外喷，施工前应首先采用适当密度的修井液压井。压井液性能应满足施
工要求，粘度在60～70s，选用对油层低伤害或无伤害的压井液。压井的基本原则是压而
不死，活而不喷。压井液密度可根据下式计算。
ρ=102P（1+K）/H
式中ρ—压井液密度，g/cm3；
P—施工井近期静压，Mpa；
K—附加系数，一般K=0.3；
H—油层中部深度，m。
循环压井有两种方式，正循环压井和反循环压井。
正循环压井的施工流程一般为：卸井口—倒出油管挂一将地面压井管线接在油管上
一用泵或泵车泵入压井液一压井液返至地面一停泵观察一如无溢流卸掉地面管线，进行下步作业。如仍有溢流，则选更高密度的压井液重新压井。
反循环压井则是将地面管线接在四通上，使压井液从油管和套管之间的环空泵入，从油管里返出。如原井油管已起出，且井口有溢流，则应下27/8in钻杆进行正循环压井。
2.1.2起原井管柱
井压稳后，起出原井管柱。起原井管柱时应随时做好防喷、防掉、防卡等工作。如井内有抽油泵，则先安装抽油杆自封，起出抽油杆及抽油泵，然后再压井，起原井油管。起原井管柱首先要试提，试提时上提速度要缓慢，上提负荷不能超过300KN。试提如无卡阻可将原井管柱顺利起出。如有卡阻则进行提拉测卡，倒出卡点以上管柱。
2.1.3检测套损状况
检测套损状况主要检测套损点套变类型、套损点深度、套损点通径大小。套损状况可通过工程测井法检测，也可采用机械的方法检测，现场一般采用机械法检测。
2.1.4下示踪管柱、丢手、填砂
为确保施工过程中不发生井喷等事故，施工前应对套损段进行丢手、填砂、下示踪管柱。同时这样做还可保证下断口不丢失。另外也可避免套铣时的破碎水泥块、岩屑等卡埋下断口。（如图3、图4所示）
管柱结构（自上而下）：油管柱、丢手装置、压缩式封隔器两级、油管柱、丝堵。封隔器以下的油管柱支到井底，丢手装置常用正反螺纹接头，也可选用憋压式丢手接头。
图3丢手填砂示意图图4水泥塞丢手示踪示意图
图31—套管；2—油管；3—断口；4—水泥面；5—砂柱；6—丢手接头；7一封隔器；8一尾管；
9一丝堵
图41—套管；2—正反扣接头；3—断口；4—水泥塞；5—油管
将管柱下到断口以下10～20m，管柱内憋压释放坐封，然后反转管柱，由丢手接头处卸开，上提2～4m，由油管正循环填入工程砂，砂柱一般高1～2m。
2.1.5配制套铣工作液
现场配制工作液时，所用清水应符合工作液性能要求，水质清洁、无杂质，PH值应在7～8.5之间。
柴油、礦化烤胶、铁矿石粉、CMC、纯碱应准备充足。
检测、化验工作液性能参数的仪器、仪表、器具等应齐全好用。
2.2套铣取套
套铣的施工步骤包括套铣水泥帽、套铣非封固段、适时取套、套铣水泥环、套铣管外裸眼封隔器、套铣断口等。
2.2.1套铣水泥帽
开始套铣套铣时只有方钻杆，悬重较轻，只能靠大排量冲刷。
超过20m后，可保持20～30KN的钻压，100～120r/min的转速，排量1.5m3/min左右，一直套铣完水泥帽。接单根时，应划眼2～4次，并大排量洗井。
套铣完水泥帽，大排量冲洗2～4周，将水泥碎块、岩屑冲洗干净。必要时可取出这部分套管。
图5套铣水泥帽示意图图6套铣非封固段示意图图51—套铣钻头；2—水泥帽；3—非封固段；4—套管；
5—水泥封固井段图61—套铣筒；2—岩壁；3—套管；4—套铣钻头；5—非封固段；6—水泥封固井段
2.2.2套铣非封固段
套铣非封固段是套铣钻头对管外无水泥封固的空井段刮扩阶段。此时钻压应随套铣深度的增加而适当控制，最高不能超过80KN，转速可一直保持100～120r/min，排量保持
在1.5m3/min左右。
2.2.3适时取套
含在套铣筒内的套管过长时，套管会靠在套铣筒内壁上，使套铣筒和套管之间产生摩擦，高速旋转的套铣筒会将套管打折，不及时取出会造成卡钻。因此套铣150～200m应取套一次。
套铣150～200m后，停止套铣，将套铣筒坐吊在悬挂装置上。
将割刀、捞矛连接在27/8in反扣钻杆上，割刀和捞矛之间的距离应超过套铣深度10～20m。工具入井时应对正井口，缓慢入井，不得刮碰井口。入井后下放速度应控制在2m/s以内，不能转动管柱。如割刀中途坐卡，则应上提管柱解卡，不能顿击强下。
割刀下至设计深度以上1m，以备下放坐卡。校对指重表，记录悬重，以备切割过程
中和切割后判断。
开泵循环，边缓慢下放钻具，边以10～20r/min的速度启动转盘，当钻压增加时，说明已坐卡。将钻压控制在10KN以内，切割5～12min，管柱下放量达到3cm，悬重突然增加，说明已割断。下放管柱，用套管捞矛抓捞套管，悬重有明显增加，说明已捞获。
2.2.4套铣水泥环
套铣到水泥环时，钻压控制在80～120KN、转速80～100r/min、排量应保持在1.5m3/min，完成对水泥环的套铣，直到断口以上3～5m或管外封隔器以上1～2m。
2.2.5套铣断口
套铣到断口时，更换喇叭口套铣钻头。在喇叭口钻头下井过程中，下放速度不宜过快，接近示踪管柱时，将示踪管柱引入到套铣钻头内。套铣钻头沿示踪管柱下到断口以上1～2m时，应缓慢下放，同时开泵循环工作液，启动转盘，以20～40r/min的速度边转动边下放，当钻压明显增大时，开始套铣断口。此时保持钻压在90～120KN，转速60～80r/min，排量不低于1.5m3/min，套铣至断口以下20～30m。
2.2.6捞出落物
取出断口以上及以下10m的套管，捞出井内落物。
3补接、固井、完井
补接、固井、完井包括：检测鱼顶状况、补接、起套铣钻具、固井、候凝测井、钻水泥塞、补接井段试压、完井收尾等工作。
3.1检测鱼顶状况
断口修整后，下大直径铅模，检测断口的平整、光滑程度，为新套管串下入深度、补
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