4吋套管井采油配套工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

顧樹人　劉威　遲淑梅　趙艷秋　柳金楠

摘 要:牛、青、茨油田有側(cè)鉆井124口,開井75口,日產(chǎn)油水平為267t/d,占全油田日產(chǎn)量的35%。受套管內(nèi)徑限制,各種常規(guī)井下工具難以通過懸掛器進入小井眼,采油、作業(yè)工藝配套問題日益突出。通過近幾年的研究,成功地研制出了小直徑抽油泵、小直徑堵水工具、小井眼大通徑防砂工具配套井下工具,完善了側(cè)鉆井采油、修井配套工藝,提高了側(cè)鉆井生產(chǎn)效果。

關(guān)鍵詞:側(cè)鉆井小井眼堵水抽油泵防砂

中圖分類號:TD53 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0100-02

1 前言

隨著油田開發(fā)進入中后期,由于出砂、套變、井況惡化等原因造成的停產(chǎn)井日益增多,茨榆坨采油廠管轄的牛、青、茨油田中部分主力區(qū)塊受地質(zhì)條件和開發(fā)因素的影響,出砂比較嚴重,如龍11塊,該區(qū)塊地層顆粒膠結(jié)疏松,速敏性強,區(qū)塊所有油井全部有出砂歷史;再如茨13塊,該區(qū)塊油質(zhì)較稠,開發(fā)初期采用注蒸汽方式開采原油,導(dǎo)致地層受到破壞,出砂加劇。地層大量出砂導(dǎo)致部分油井出現(xiàn)套管變形、套管錯段等不同程度的套管損壞,造成油井停產(chǎn)。為了恢復(fù)這部分油井的產(chǎn)能,從2005年開始,在龍11塊和茨13塊開展了大規(guī)模的側(cè)鉆復(fù)產(chǎn)工作,兩個區(qū)塊的側(cè)鉆井達到了開井?dāng)?shù)的76%,側(cè)鉆初期,區(qū)塊產(chǎn)量得到了有效的恢復(fù),對于提高停產(chǎn)井利用率、提高油井產(chǎn)量起到了重要的作用。但是,隨著開采時限的延長,天然能量開采下的老井很快暴露出產(chǎn)液面下降、抽油泵供液不足等問題,而側(cè)鉆井的開窗位置偏高,平均約600～1500m之間,懸掛點位置產(chǎn)生的縮頸問題一直是采油、作業(yè)生產(chǎn)中的難題,不僅使常規(guī)抽油泵無法通過,而且容易造成管桿偏磨、結(jié)蠟、井卡等事故,油井出砂后普通防砂工具難以下入等問題給側(cè)鉆井生產(chǎn)帶來了很大困難。為了解決這些問題,自2008年開始,先后研制并使用了小直徑抽油泵、小直徑堵水工具、小井眼大通徑防砂工具配套井下工具,完善了側(cè)鉆井采油、修井配套工藝,不斷提高側(cè)鉆井生產(chǎn)時率,穩(wěn)定小井眼油井產(chǎn)量,取得了很好的效果。

2 側(cè)鉆小井生產(chǎn)中存在的問題

側(cè)鉆井?dāng)?shù)增加,給采油、作業(yè)帶來了新的難題,2005年以后,側(cè)鉆油井已經(jīng)成為龍11塊和茨13塊的主力產(chǎn)油井,但隨著側(cè)鉆井的增加,也為采油和修井帶來了新的難題[1,2]:

1)油井側(cè)鉆之后,井眼變小,僅Φ101.6mm,當(dāng)液面下降至懸掛點以下時,基本沒有成熟的配套采油技術(shù)通過懸掛器進行采油,使得側(cè)鉆井正常生產(chǎn)受到制約。

2)側(cè)鉆井的開創(chuàng)位置偏高,平均約600～1500m,依靠天然能量開發(fā)的油井,液面很快會降至懸掛點以下,而常規(guī)的加深泵掛工藝又不能滿足側(cè)鉆井的實際需求,嚴重影響了側(cè)鉆井產(chǎn)能挖潛。

3)投產(chǎn)一段時間后,含水上升,井下工具與實際井況不配套,無法實施堵水措施。

4)龍11塊側(cè)鉆井80%以上都不同程度出砂,甚至套變,加深泵掛后容易造成砂卡,甚至砂埋管柱,而普通防砂工具由于采用膠筒膨脹密封,在小井眼內(nèi)丟手后內(nèi)通徑很小,一般不超過Φ36mm,致使后續(xù)沖砂等維護性作業(yè)無法實施。

從2007年開始對一部分側(cè)鉆井實施了加深泵掛,他們通過對泵徑為Φ32mm的小泵深抽工藝進行技術(shù)改進,主要在兩個方面:一是對小泵結(jié)構(gòu)進行改進,將直徑為Φ32mm的泵徑設(shè)計為Φ38mm超長沖程泵,以增強泵的提液能力,提高泵效。二是著手解決抽油桿偏磨等問題,對部分頑固偏磨的油井采取下油管旋轉(zhuǎn)器的方案,以緩解偏磨程度。由于沒能從根本上解決管桿偏磨問題,防偏磨效果不明顯,側(cè)鉆井加深泵掛配套工藝進展緩慢。

3 配套技術(shù)研究與應(yīng)用

對于小井眼過懸掛器配套工藝技術(shù),我們結(jié)合我廠生產(chǎn)中存在的諸多難點及生產(chǎn)中存在的問題,從2009年開始,著手從小井眼泵、連續(xù)抽油桿、內(nèi)襯防偏磨油管、小井眼堵水封隔器、小井眼大通徑防砂工具五個方面進行研究和配套應(yīng)用,優(yōu)選出了適應(yīng)于不同類型油井的工藝管柱及系列配套技術(shù),確保了小井眼井泵掛加深配套工藝技術(shù)的順利開展,為穩(wěn)產(chǎn)形勢奠定了良好基礎(chǔ)。

3.1 小井眼泵

側(cè)鉆小井眼內(nèi)通徑很小,僅Φ86mm,普通抽油泵的接箍外徑都達到了Φ88.9mm,所以常規(guī)抽油泵無法下入到小井眼內(nèi),我們必須選擇適合于小井眼尺寸的抽油泵。小井眼泵是在常規(guī)深抽泵的基礎(chǔ)上進行技術(shù)改進,在保證接箍強度的情況下縮小外徑尺寸,并將固定凡爾總成和接箍外徑由Φ73mm縮小到Φ60mm,最大沖程3m,這樣,既能滿足側(cè)鉆小井眼井的需要,又能達到泵掛加深的要求。

2009年開始在側(cè)鉆小井眼實施小井眼泵16口,平均加深360m,泵效提高了12個百分點,增油1436噸。

3.2 小井眼系列堵水封隔器

1)將Y245-78mm封隔器的卡瓦改由鎢鋼合金加工制成,提高了封隔器坐封時卡瓦的錨定力和承受強度;由單級坐封液缸改為雙級液缸,提高了坐封壓力,確保膠筒坐封嚴密。

2)將Y341-78mm封隔器的膠筒數(shù)量增加,由兩個變?yōu)?個,形成多級密封;由單級坐封液缸增加為三級液缸,提高坐封壓力。

3_將K341-78mm水力壓差式封隔器膠筒內(nèi)的尼龍數(shù)量增加,由原來的4層增加為6～8層,提高了膠筒的承壓能力。

4)將Y221-78mm封隔器的卡瓦變薄,改由鎢鋼合金加工制成,提高了封隔器坐封時卡瓦的錨定力和承受強度,同時增加了中心管的管壁厚度。

解決了小直徑封隔器的卡瓦強度低和膠筒密封不嚴的問題,并形成了配套化,系列化,完全滿足了側(cè)鉆井封上、封下、封中間采上下的堵水工藝要求。

2010年我們應(yīng)用小直徑封隔器堵水8口,一次坐封合格率87%,實現(xiàn)當(dāng)年增油1852噸。

3.3 連續(xù)抽油桿技術(shù)

普通抽油桿由于在斜井、定向井中容易發(fā)生斷脫、管桿偏磨,所以很多油田在深抽井中基本不選擇普通抽油桿,而考慮特種抽油桿或其它高強度抽油桿。我們針對側(cè)鉆井懸掛點的特點,結(jié)合國內(nèi)外研究實踐,選擇鋼制連續(xù)抽油桿加深泵掛,連續(xù)抽油桿是一種適用于油田開發(fā)中抽油機采油的高強度抽油桿,桿體呈圓形,中間沒有接箍連接,可以避免抽油桿接箍磨損。成品抽油桿根據(jù)抽油桿等應(yīng)力設(shè)計,由不同規(guī)格的連續(xù)桿組成,各規(guī)格桿體接頭之間通過先進閃光焊焊接,強度高,且組合方便。另外,使用連續(xù)抽油桿還具有以下優(yōu)點:

1)降低抽油桿接箍脫扣幾率。中和點以下桿柱發(fā)生螺旋彎曲,桿柱在運行過程時易產(chǎn)生扭矩,在扭矩的作用下接箍易發(fā)生脫扣。例如,直徑為22mm的抽油桿在3000m深井當(dāng)中,桿柱受到的螺旋扭矩大約為30.1N·m,而連續(xù)抽油桿在中和點附近及下部,桿柱沒有接箍,這樣就可以避免桿柱脫扣。

2)減少抽油桿與油管的磨損。抽油桿柱和油管摩擦造成的磨損與相互間的垂直壓力、承壓面積、相互接觸的長度和時間有關(guān)。連續(xù)抽油桿能夠減少磨損,是因為它與油管在整個長度上都是均勻接觸,而普通抽油桿的接箍則是局部接觸。這樣,每9.14m長的連續(xù)桿與油管就有9.14m的接觸長度,而普通抽油桿接箍與油管的接觸長度僅為100～112mm,兩者的承壓面積之比為90:1。承壓面積的增大使管桿磨損大大減少,尤其是在斜井和側(cè)鉆井中,效果更為顯著。

3)減少抽油機懸點載荷。在同一尺寸、同一深度下,連續(xù)抽油桿由于沒有接箍,故比普通抽油桿減少桿柱載荷20%左右,這樣在抽油機安全載荷范圍內(nèi),加深泵掛連續(xù)抽油桿要比普通桿更具優(yōu)勢,有利于泵掛加深排液。

4)降低抽油桿的工作應(yīng)力。在較小的油管當(dāng)中,可以使用比普通抽油桿更大尺寸的連續(xù)桿,從而降低抽油桿的應(yīng)力。連續(xù)抽油桿的工作應(yīng)力可減少23%。

5)提高作業(yè)速度、減輕勞動強度。每口油井的桿柱只有一根連續(xù)抽油桿,利用連續(xù)桿專用作業(yè)車進行起下施工,提升速度可達25～30m/min,與普通抽油桿相比,其作業(yè)速度可提高3倍以上,勞動強度可降低90%。

2010年9月在龍11塊的一口井上進行了試驗,并取得成功。下人連續(xù)抽油桿后到目前一直沒有檢泵。已經(jīng)連續(xù)生產(chǎn)540多天。

3.4 油管內(nèi)襯防蠟防偏磨技術(shù)

小井眼加深泵掛在懸掛點油管受抽油桿往復(fù)運動易發(fā)生偏磨漏失,在加上懸掛點位置偏高,基本處在油井結(jié)蠟范圍之內(nèi),很容易在懸掛點附近結(jié)蠟造成蠟卡,所以小井眼加深泵掛防偏磨、防蠟也是我們必須要克服的難題。引進連續(xù)抽油桿,桿的強度提高了,同時也必須要提高油管的耐磨強度,最終我們選擇油管防蠟防偏磨內(nèi)襯技術(shù),該技術(shù)是以超高分子量聚乙烯材料作為原材料,添加助劑在臨界熔點下形成耐磨、耐腐且摩擦系數(shù)小的聚乙烯管材,內(nèi)襯于油管使得油管內(nèi)壁光潔,表面摩擦系數(shù)很小。此內(nèi)襯管可以降低桿管的磨損,延長因偏磨、腐蝕引起的油井免修期,提高抽油機工礦和系統(tǒng)效率,對側(cè)鉆井穩(wěn)產(chǎn)和節(jié)能起到非常重要的作用。

2009年以來在龍11塊實施15口井,平均延長檢泵周期268d。

3.5 小井眼大通徑防砂技術(shù)

因出砂而進行側(cè)鉆的油井,生產(chǎn)一段時間后一般仍會不同程度地出砂,加深泵掛后容易造成抽油泵砂卡,甚至砂埋管柱,普通防砂工具在小井眼內(nèi)丟手后內(nèi)通徑很小,一般不超過Φ36mm,造成后續(xù)沖砂等維護性作業(yè)無法實施。而小井眼大通徑防砂工具是專門針對側(cè)鉆出砂井而成功研制的一項防砂工具,該防砂工具由多級動力缸和大通徑懸掛器兩部分組成,將小井眼懸掛器的密封模式由常規(guī)膠筒密封改進為金屬鉛環(huán)膨脹密封,取消了常規(guī)封隔器的錐體結(jié)構(gòu),有效擴大了內(nèi)通徑,能達到Φ53mm以上,通過Φ42mm沖砂管柱能夠解決后續(xù)沖砂和作業(yè)維護等問題,可以在Φ101.6mm管內(nèi)實現(xiàn)懸掛器內(nèi)通徑≥53mm和防砂管柱整體無接箍,在側(cè)鉆小井眼內(nèi)可以有效阻止地層出砂,延長油井生產(chǎn)時率。同時由于金屬鉛的特性,在后續(xù)打撈封隔器時很容易脫落,不易造成卡管柱的事故。

2011年應(yīng)用小直徑封隔器油層機械防砂3口,成功率100%。當(dāng)年增油647t。

4結(jié)語

小井眼過懸掛器配套工藝技術(shù),有效緩解了由于側(cè)鉆井開窗懸掛器帶來的泵掛加深難題,通過使用小井眼泵、連續(xù)抽油桿、內(nèi)襯防蠟防偏磨油管和小井眼大通徑防砂工具等配套組合,延長了油井?dāng)嗝摗⒙┦?、砂蠟卡等檢泵周期,提高了油井生產(chǎn)時率,穩(wěn)定了側(cè)鉆復(fù)產(chǎn)井產(chǎn)能,對老區(qū)老井依靠側(cè)鉆復(fù)產(chǎn)、穩(wěn)定產(chǎn)能提供了有力的技術(shù)支持,同時,為其它油井挖潛技術(shù)提供了技術(shù)借鑒。

參考文獻

[1] 許國民,王衛(wèi)東,高忠敏,等.稀油出砂區(qū)塊二次開發(fā)方式試驗研究[J].特種油氣藏,2007,14(6):87-88.

[2] 吳偉,胡熙平,殷泉東,等.側(cè)鉆井油層改造工藝在東辛油區(qū)的創(chuàng)新應(yīng)用[J].創(chuàng)新科技導(dǎo)報,2009,3:51-52.

[3] 劉喜林,趙忠彥,王志信.側(cè)鉆井防砂工藝技術(shù)[J].斷塊油氣田,1997,4(1):52-53.