专利名称：：修复套管的领眼铣锥工具的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种修复套管工具和方法，尤其是一种修复套管的高强度硬质合金磨铣材料领眼铣锥工具和方法。
背景技术：
：目前油田套管损坏严重有多方面的原因地层运动、高压施工、地下水浸泡和化学腐蚀、采油和井下作业措施不当等。套管损坏可归纳为四类形式縮径、破裂、错断、弯曲。中国国内油田井深一般超过1000米，一口新井井上加井下建设费要500万元，西部油田井深达5000米，费用要几千万甚至上亿。目前中国东部油田属于中后期采油，油、气、水井套管损坏严重，据统计每年有大约1/10的工作井因套管损坏严重封井停产停注，不仅影响单井产量，套损井还会造成注采系统不完善、产量递减加快等严重后果，间接损失更大。因此，对套损井进行有效修复显得尤为重要。目前公知的套损井主要治理方法有四种一是取套换套工艺技术，用倒扣打捞的办法将坏套管捞出，然后下入完好套管与底部套管对扣连接。该技术是比较经济可靠的取套管深度900m以上的油层套管套损的情况，对于深井段套损的情况不适用；二是封堵技术，对套管穿孔和通径无变化的破裂部位挤注水泥浆封堵。该技术对于发生变形和套管强度技术状况较差的套损井有可能在封堵施工过程中导致套管进一步的损坏，造成井下事故的复杂化；三是爆炸整形技术，用电缆携带炸药至套损井段，点火后高压气体的高压膨胀和冲击使缩径部位得到扩张。对于油层段以上的縮径不严重的套管整形效果较好，但是对于套管技术状况较差的油层段套损情况有可能导致整形失败而造成井下事故的复杂化；四是冲击碾压整形技术，用整形工具对套管变形部位、错断部位进行冲击挤胀、碾压挤胀复位修复，使变形部位或错断部位的套管得以恢复原来径向尺寸和通径。该技术适用于套管轻微縮径的情况，但是对于套管严重縮径、弯曲、错断的情况不适用。
发明内容本实用新型的目的在于提出一种修复套管的高强度硬质合金磨铣材料领眼铣锥工具和方法，可以克服已有技术的不足，本实用新型适用于套管弯曲、套管错断、套管縮径、套管破裂各类套管破损或者通径变小的各种情况，尤其是对于严重弯曲严重错断的井，该工艺还适用于灰封套损段和油层套损段复杂情况以及在同一口井中出现几种套损类型叠加的打通道需要，解决了上述套管修复措施无法解决的技术问题。为使整形、扩径复位的效果保持相对长的时期，尽量发挥其修复后的功能，所以应对整形复位、扩径复位后的部位及时进行加固。一是预防再次变形、错断；二是保持套管井眼有一基本通道，以维持生产。目前常用的技术有膨胀管补贴技术和小套管二次固井工艺技术。本实用新型涉及一种修复套管的领眼铣锥(见图l)，包括接头(l)、本体(2)及本体上的磨铣材料(3)、循环水道(4)、循环水眼(5)、领眼(6)及中心孔(7)，其特征在于所述的领眼铣锥本体(2)前端300mm采用圆锥体结构，后端1200mm采用圆柱体结构，圆柱体与圆锥体过渡部分采用弧线形式圆滑过渡；圆锥体部分不铺设磨铣材料(3),圆柱体部分通体铺设四条棱状磨铣材料，圆柱体的其余不铺设磨铣材料部分为循环水道(4),循环水道底部有循环水眼(5)与中心孔(7)连通。其中，所述圆锥体部分在施工中起到领眼引导作用，所述圆柱体部分在施工中起到扶正作用，圆柱体与圆锥体过渡部分采用弧线圆滑过渡，能够减小领眼铣锥在磨铣打通道施工中对套管损坏处冲击力，防止领眼铣锥磨穿套管钻进地层，避免井下事故的发生。领眼铣锥技术规格及参数:型号外形尺寸(mm)接头螺纹下入套管(/)LXZ85085x1500/VC265XLXZ90糊xl500AC265%LXZ95095x1500265%0100x1500M7315X0105x1500AOl5XLXZ1100)110x15005XLXZ1140114x1500yvc315LXZ1160116x1500LXZ1180118x1500yvc315%0120x15005%LXZ1440144x1500M7387LXZ1540154x1500ZVC387(D158xl500A087所述的本体2是由低碳合金钢制成，并且领眼铣锥领眼部分由于不铺设磨铣材料但需要有良好的耐磨性和硬度，所以领眼铣锥本体需经过淬火处理，领眼铣锥内有循环水眼贯穿，保证施工中磨铣循环冲洗的顺利进行。领眼铣锥本体钢管成份C:0.25%-0.38%，Cr:0.80%—3.80%，Mo:0.15%-0.65%,:0.40%-0.90%,其余成分为。将上述成分的钢管加热至1000-1200。C后，铸造成领眼铣锥本体。领眼铣锥本体存在热处理工艺方法淬火温度850°C-870°C;保温时间不少于20分钟；回火温度500。C以上；保温时间不少于60分钟；淬火介质水。经过处理以后领眼铣锥本体的领眼部分具有优良的硬度和耐磨性。所述的磨铣材料3采用yG型硬质合金焊条堆焊而成。YG型硬质合金复合材料堆焊焊条，简称K7型焊条，是由粒状硬质合金与有弹性的胎体合金混合制成。外涂一层FG-/熔剂并加入着色剂，以标识颗粒等级大小。烧结硬质合金颗粒中碳化钨WC占94%，钴Co占6呢，其硬度为/Z/M91，密度为14.6-15.0g/，3，抗弯强度为1350A/Pa;胎体金属为"镍铜"合金，抗拉强度690M/^，硬度//￡2160。7G型焊条根据硬质合金颗粒大小，分为八个等级:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>所述的yG型硬质合金存在热处理工艺方法淬火温度1250-1350。C;保温时间不少于60分钟;回火温度300-600。C:保温时间不少于60分钟；淬火介质机油。经过处理以后的硬质合金具有高强度、高韧性、高硬度、耐磨性、高耐腐蚀性和耐热性，能有效地减少或消除孔洞和缺陷，使合金组织结构均匀，切削性能好。所述的yG型硬质合金复合材料堆焊焊条需要与yG-c打底焊条和K;-w熔剂配合使用。所述的FG-C打底焊条是一种气焊焊条，用量为R焊条重景的15%。焊丝为锡黄铜焊丝，焊丝成份为C":60%，&:0.3%，Zn:38.7%,焊接流动性和机械性均较好。焊条外皮涂有FG-Z)熔剂，熔剂成份为硼酸//35(9350%，硼砂绘^4<9750%。D熔剂的作用和金属中的氧、硫化合，使金属还原；补充有利元素，起到合金作用；形成熔渣后覆盖在金属熔池表面上，防止金属继续氧化；起保护作用，使焊缝缓慢冷却，改善接头结晶组织。所述的FG-/熔剂为无色玻璃粉76%、纯碱7^20318%、氟化钙0^26%原料组成的复合物，熔点850。C，用量应为yG焊条重量的2X。/熔剂能聚集上浮，流动性好，易在堆焊材料表面铺开，形成与外界环境分离的覆盖阻拦层，因而有效的防止氧化，起到保护作用，降低废渣生成量，减少金属熔损。所述的yG型焊条堆焊领眼铣锥工艺要求K7型焊条是采用氧一乙炔火焰进行堆焊，火焰应调成中性或稍偏碳化焰，使用的气焊焊咀应比普通气焊碳钢所用的焊咀大。首先使用纯基体端的焊条进行镀锡处理，加热镀锡面积至熔点，然后使用火焰直接加热焊条直至药皮融化，合金开始熔敷。旋转焊条确保碳化物分布均匀。避免火焰焰心的尖端位置应严格控制，不能接触到硬质合金颗粒和工件表面，以免过烧，也就是比普通气焊时焊咀提的要高，这一点是影响堆焊层耐磨寿命的关键。焊道具有很多锐边，并且熔敷层较厚。堆焊时应尽量采用平焊位置，其它位置堆焊时应采用适当的胎具。工作场地必须通风良好，以免有害健康。所述的yG型硬质合金堆焊焊条堆焊领眼铣锥工艺步骤(1)清理铣锥本体，使被焊工件表面露出金属光泽；(2)选择适当的胎具以取平焊位置进行堆焊；利用限位块以保留循环水道；利用限厚块以控制堆焊层厚度；(3)用中性焰预热，焰心勿接触铣锥本体表面，距离为25mm-30mm;(4)当铣锥本体加热到适当温度时，即可在待堆焊表面涂一层yG-7焊剂，如熔剂预热得合适，熔剂就会起泡沸腾，此时铣锥本体表面的氧化物将被熔剂清除，再继续加热至溶剂布满被堆焊的表面并呈透明液体状态时，开始堆焊打底焊层；(5)堆焊打底焊层，采用中性焰，用打底焊条尖端不断搅动熔剂，并随之熔化，焊咀不断运行，其运行速度恰好与打底焊条的焊速度相等，要确保熔剂保持在铣锥本体表面上；当打底过程结束时，堆焊表面应形成一薄层平滑的打底合金，其厚度为lmm-2mm。(6)堆焊硬质合金焊层在打底合金层上面，用yG型焊条堆焊，使用中性焰或稍偏碳化焰，焊咀均匀平稳的在铣锥本体表面上移动，火焰对着合金焊条加热，要注意不可使焰心尖端接触合金颗粒，使焊条中胎体合金熔化，随之硬质合金颗粒也一同落下；在熔化的胎体金属凝固之前，用合金焊条拨弄把颗粒，使之排列均匀整齐，堆焊层厚度按设计要求控制；(7)铣锥堆焊完后，放在不通风的地方，缓慢冷却；(8)铣锥冷却到室温后，把堆焊面磨到要求尺寸和形状；(9)清理铣锥，去除所有飞溅、熔渣，铣锥需长期保存时，应喷漆或涂防锈剂。堆焊操作方法正确，堆焊层质量满意的标志是待冷却后，堆悍层表面呈发亮的金黄色，堆焊层胎体的铜基合金与铣锥本体的低碳合金钢结合良好，合金颗粒排列紧密，且均匀、牢固地焊嵌在胎体金属里。所述的套管修复施工包括下述三个步骤的技术措施1、套管检测技术通过油管或钻杆打铅印落实套变井段和变形程度；下加长通井规(2m以上)验证套变井段有无弯曲、变形及上部套管是否完好；通过封隔器或测井手段验证套变井段以上套管有无漏失。2、机械整形技术在多方会诊完套变类型以后，选择合适的修套或整形工具逐级进行套管修复，直至套变井段通径达到工艺要求。3、套管加固技术视井内套管修复情况可再选择挤水泥、套管补贴、下小套管等工艺将套管最终修复。所述的机械整形技术是修复套管施工成败的关键，套管检测技术是为套管机械整形打通道提供指导方案，采取任何套管加固措施的前提是必须要有通道的存在。机械整形技术施工过程中最关键的就是如何采取措施有效的防止工具从套管开窗钻进地层，如果开窗位置距离油层距离相对较远，对于大修来说就是修套失败。本实用新型涉及一种修复套管的高强度硬质合金磨铣材料领眼铣锥工具和方法对套管整形修复，其中主要包括工具选择、施工步骤、管柱组合、施工参数四个方面的措施在施工过程中最为关键。1、工具选择系列化的领眼铣锥(图1)是打通道施工过程中必备的关键工具，领眼铣锥通过钻杆连接至井下套损处，由前端领眼部分引入套管损坏处下部原井眼内，在领眼铣锥后端圆柱体部分的扶正作用下，由转盘带动管柱转动，领眼铣锥在套管损坏处持续的磨铣扩径，最终将通道打出。在施工过程中为有效防止领眼铣锥开窗钻进地层，一是领眼铣锥领眼部分不铺设磨铣材料，但为了提高领眼部分的硬度和耐磨性，将领眼铣锥本体的低碳钢进行淬火处理。这样做的目的是将保证领眼铣锥前面细长部作为"领眼"，插在原套管井眼内保证工具不会开窗进入地层使用，在具有一定的刚性和耐磨性的情况下还可以防止套管对领眼铣锥细长部没有磨铣材料部分的磨损；二是领眼铣锥要由细到粗对套损处进行逐级扩径直至通径满足要求。2、施工步骤在磨铣施工过程中采用试钻和打印两道工序。在进行第一次磨铣扩径时，先试钻0.2-0.3w，然后起出钻具，分析钻具磨损情况，再打印验证套管与第一次打印情况进行对比，分析变形套管是否得到扩径，以此来保证施工的安全性，防止第一次磨铣造成套损的进一步严重，避免了开窗事故的发生，提高了施工的成功率。图2为某井试钻前第一次对套损部位用^114wn铅模打印后的印痕示意图，铅模断面8、打印印痕9;图3为同一井试钻后第二次对相同套损部位用①114mm铅模打印后的印痕示意图，铅模断面8、打印印痕10。图3中的打印印痕10与图2中的打印印痕9相比较可以看出，试钻后的通径明显比试钻前通径扩大，验证了套管修复的效果。3、管柱组合针对弯曲段较长的套管弯曲井的施工，虽然普通修套工具可以通过，但是大直径长工具仍然无法通过，满足不了施工工艺的要求，因此首先采用自上而下管柱组合顺序依次为钻杆、铣棒、领眼铣锥，再采用自上而下管柱组合顺序依次为钻杆、钻铤、铣棒、领眼铣锥，为了安全、有效的进行套管修复，需要逐级进行，不可一次加长管柱组合太长，最终实现工艺的要求。4、施工参数针对生产实践中大部分套损井都伴有地层出砂的现象，给施工带来很多不必要的麻烦，因此在套损井磨铣前先将泥浆替入井内防止地层出砂。而钻压和转速磨铣参数则采用动态施工参数，动态施工参数的使用是依据井下领眼铣锥所处套变位置而定的。在刚开始用领眼铣锥磨铣时因无法保证领眼进入原井眼，所以钻压控制在4-6yUV，转速15-20r/min，用低钻压防止损伤套管，低转速滑动有利于找回原井眼。在进尺超过铣锥的领眼的长度后，出现轻微的憋、跳钻时，证明领眼已经进入原井眼，铣锥上的鸭钢正在磨铣破损的套管，因为前面有领眼的引导作用，这时就可以加大钻压至10-20/W，转速提至30-60r/min，将套破点进行充分扩径。这样就在安全的基础上加快了施工的速度，同时也加大了一次扩径的尺寸。发明的效果本实用新型具有工艺成本低、施工周期短、适用范围广、治理效果可靠、施工安全、成功率高，尤其适用于严重弯曲以及严重错断类型的套损井。套管经过修复打出通道以后，下入膨胀管补贴或者小套管二次固井进行加固来保证修复后的效果，恢复套损井的生产。，图1为领眼铣锥结构示意图。图2为在某井试钻前第一次对套损部位打印铅模印痕示意图。图3为同一井试钻后第二次对相同套损部位打印铅模印痕示意图。图4某井修套前基本井况示意图。具体实施方式本实用新型采用领眼铣锥修复套管的结构(见图1)，包括接头1、本体2、本体上的磨铣材料3、循环水道4、循环水眼5、领眼6及中心孔7。领眼铣锥通过钻杆连接至井下套损处，由前端领眼部分引进套管损坏处下部原井眼内，在领眼铣锥后端圆柱体部分的扶正作用下，由转盘带动管柱转动，领眼铣锥在套管损坏处持续的磨铣扩径，最终将通道打出，满足下步下入膨胀管补贴或者小套管二次固井的需要。现以实施例具体说明本实用新型的应用。图4为某井套管损坏后修套前的基本井况示意图。图中油层套管ll规范124.26mm;水泥返高12:1018m;灰塞面13:1507m;领眼铣锥14;套管错断点15:深度1528.35m;套管错断后地层因出砂而亏空后形成的空洞16;套管错断点17:深度1545.4m;251-6Z)f桥塞18:深度1556.62m;人工井底19:1638.49m;上部油层《20:井段1476.8m-1480.0m;下部油层5221:井段1542m-1559.4m。该井因1528.35m套管错断，无法修复，经井下作业注灰封固后生产上部油层，灰面在1507m，因决定修复1528.35m套错点，生产下部油层，所以需要打通道技术满足施工要求。该井最后证明实际上有两处严重错断点。而且属于油层段注灰封堵的套损类型，施工难度较大，施工过程如下1、施工时，首先采用0114mm刮刀钻头钻塞至1528.35m无进尺，打印落实1528.35m套管错断，通径只有O70mm左右。经过分析认为该套损属于注灰封堵套损类型，由于套坏处在油层附近，该井出砂严重，损坏套管外部亏空后存在空洞，导致损坏套管比较薄弱，修复后的套管通径易出现反弹晃动。决定采用优质泥浆作为修井液，并且严格控制起下钻速度，以防止产生抽汲现象，使套管发生重复变形。2、在1528.35m处用073mm刮刀钻头试钻扩径，起出后发现小钻头钻具外壁有严重割伤现象，长达3m多，最深处达5mm。经过分析认为是套错处套管在割钻杆，如不采取措施，就会导致割断钻具而造成工程事故。因此，采用085mm领眼铣锥通过钻杆连接至井下套损处，由前端领眼部分引入套管损坏处下部原井眼内，在领眼铣锥后端圆柱体部分的扶正作用下，由转盘带动管柱转动，领眼铣锥在套管损坏处持续的磨铣扩径。由于该处套管错断，为防止领眼铣锥钻进地层，钻压控制在5yW以内，转速20r/min，用低钻压防止损伤套管，低转速滑动有利于找回原井眼。在进尺超过铣锥的领眼的长度后，出现轻微的憋、跳钻时，证明领眼己经进入原井眼，铣锥上的磨铣材料正在磨铣破损的套管，因为前面有领眼的引导作用，所以钻压加至10-20W，转速提至30-60r/min，将套破点进行充分扩径。这样就在安全的基础上加快了施工的速度，同时也加大了一次扩径的尺寸。磨铣材料逐步对错断处扩铣，使其内径扩大，不再割伤钻杆，成功将1528.35m套错处通道打出。3、采用①73mm刮刀钻头钻至1539m处又开始进尺缓慢，一小时仅钻进50mm，并且钻进过程中出现异常情况，停止转动后，上提钻具，073mm刮刀钻头及钻具能多卡350/:W，但起出钻具后外壁无痕迹，经过分析认为该井下部仍有套管错断，因此采用073mm刮刀钻头试钻im，然后用(D85mm、O90mm、0>95mm、<D100mw的领眼铣锥逐级扩出1W，再采用073mm刮刀钻头试钻l附后用085mm、$90mm、$95mm、OlOOmm的领眼铣锥逐级扩出im循序渐进的办法，避免了卡钻的风险。采用此方法修复到1545.4m后073mm刮刀钻头放空，经对该处扩径，打印证实套管在此处错断。4、分另lJ采用夕卜《5O90wm、②95mw、OlOOmm、O105mm、0105m拊、Ol15mm、$118mm，长度为1500mm的系列化领眼铣锥对1528-1545.4附多次扩径，最后将通径扩至0118mm，顺利的将套损处下部的251-6DF捞出，用(D118mmxl200mm通井规通至人工井底1638.49附。满足了采油厂下步下入小套管二次固井施工的需要。权利要求1、一种修复套管的领眼铣锥，包括接头(1)、本体(2)及本体上的磨铣材料(3)、循环水道(4)、循环水眼(5)、领眼(6)及中心孔(7)，其特征在于所述的领眼铣锥本体(2)前端300mm采用圆锥体结构，后端1200mm采用圆柱体结构，圆柱体与圆锥体过渡部分采用弧线形式圆滑过渡；圆锥体部分不铺设磨铣材料(3)，圆柱体部分通体铺设四条棱状磨铣材料，圆柱体的其余不铺设磨铣材料部分为循环水道(4)，循环水道底部有循环水眼(5)与中心孔(7)连通。专利摘要本实用新型涉及一种修复套管的领眼铣锥，包括接头、本体及本体上的磨铣材料、循环水道、循环水眼、领眼及中心孔，其特征在于所述的领眼铣锥本体前端300mm采用圆锥体结构，后端1200mm采用圆柱体结构，圆柱体与圆锥体过渡部分采用弧线形式圆滑过渡；圆锥体部分不铺设磨铣材料，圆柱体部分通体铺设四条棱状磨铣材料，圆柱体的其余不铺设磨铣材料部分为循环水道，循环水道底部有循环水眼与中心孔连通。本实用新型利用系列化领眼铣锥通过前端圆锥体领眼部分的引导作用和后端圆柱体部分的扶正作用来磨铣打通道修复套管，能有效防止铣锥磨铣施工中损坏套管或铣锥出套，适用于严重弯曲以及严重错断类型的套损井的修复。文档编号E21B29/10GK201428406SQ20092015211公开日2010年3月24日申请日期2009年4月24日优先权日2009年4月24日发明者刘英军,吴西权,张鹏翔申请人:东营北方石油装备有限公司