海上油田套管損壞修復技術——以秦皇島32-6油田F31井為例

王華南，劉東明　(中海石油(中國)有限公司秦皇島32-6作業(yè)公司，天津 300461)

海上油田套管損壞修復技術——以秦皇島32-6油田F31井為例

王華南，劉東明(中海石油(中國)有限公司秦皇島32-6作業(yè)公司，天津 300461)

[摘要]秦皇島32-6油田F31井生產過程中出砂嚴重,導致生產管柱被砂埋而無法正常生產,因此必須對F31井進行修井以恢復產能。在F31井取出防砂篩管和分層生產套管的套銑作業(yè)中,存在漏失嚴重、生產套管變形且有3個破損點的問題。針對F31井套管修復,技術上首次應用井下液壓脹管技術和低密度加纖維的水泥漿體系,施工程序上采取替入法和平推法相結合的辦法,成功修復并封堵了破損點。該井套管修復成功為海上油田作業(yè)積累了經(jīng)驗,同時為處理類似問題提供了范例。

[關鍵詞]秦皇島32-6油田;套管損壞;套管修復技術

套管損壞是油田當前經(jīng)常遇到的井下故障。在陸地油田，由于絕大多數(shù)生產套管的直徑都比較小，所以在處理套管變形故障時，基本上采用的都是機械整形的辦法。該整形工藝主要借助井下管柱的重量和地面施加的力量來達到目的，因此，直井中應用比斜井中應用的效果好，且在小直徑套管中施力比在大直徑套管中施力要更有效。對套管破漏損壞的治理主要采取下封隔器封漏、擠水泥封漏、常規(guī)套管補貼、懸掛小套管和開窗側鉆等方法。膨脹管技術是對套損井段進行整形或磨銑處理后，用油管將膨脹管管柱下至需補貼加固的井段，在地面用高壓泵向油管內打壓，當達到一定壓力后，膨脹錐推動油管上行，當膨脹錐上行至膨脹管上端時，油套連通，泵壓下降，膨脹管完成整體膨脹，緊貼于套管，達到錨定與密封[1~8]。但對于海洋油田井斜大、生產套管直徑大、同井內生產層段多且層間物性不均衡的套損故障來說，僅僅依靠機械整形是無法達到修復標準的。針對秦皇島32-6油田F31井套管變形且出砂、漏失嚴重等問題，技術上采用井下液壓脹管技術和低密度加纖維的水泥漿體系，施工程序上采取替入法和平推法相結合的辦法，修復并封堵了破損點，成功封隔異常地層，防止因套管破損而發(fā)生井漏或井噴等井下復雜情況，縮短了建井周期，節(jié)約了鉆井成本。

1F31井井套管損壞情況

F31井是一口生產井，共有6個生產層段。因地層出砂嚴重，導致生產管柱被砂埋而無法正常生產。根據(jù)施工設計，需對該井進行大修，取出原井的防砂管柱和分層生產管柱。F31井井深結構及套損點如圖1所示。

圖1　F31井深結構及套損點示意圖

在套銑明化鎮(zhèn)組Ⅱ油組篩管期間，地層漏失較大，停止循環(huán)后，井筒液面基本不降。將套銑管柱提離射孔段后靜置2h左右，再回探，發(fā)現(xiàn)砂面上漲10m多。重復套沖、回探3次后發(fā)現(xiàn)情況如舊，且在起下套銑管柱時，在明化鎮(zhèn)組Ⅰ油組的生產套管上有3個位置點有掛卡現(xiàn)象。初步分析判斷明化鎮(zhèn)組Ⅰ油組層段有套管變形且出砂、漏失嚴重，無法進行下部套銑、打撈作業(yè)。經(jīng)過現(xiàn)場和陸地技術人員的仔細分析和討論，決定先對套變點進行修復(包括擴徑、整形)，然后水泥堵漏封堵和加固上部套管，為下步繼續(xù)套銑、打撈剩余的防砂管柱創(chuàng)造條件。

2F31井修井難點分析及技術措施

2.1　F31井修井難點

2)生產層位多(明化鎮(zhèn)組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ油組)且非均質性差，層間相差2.5MPa，漏失段長。因此修復破損點時注意封隔正常層位，防止造成儲層污染。

3)所在平臺場地狹小，不能一次性擺放全部作業(yè)設備且修井設備作業(yè)能力小，無固控設施。

2.2　F31井修井技術措施

2.2.1套管整形技術方案

針對F31井大斜度以及大尺寸生產套管變形，先采用普通小型梨形脹管器進行初次修整，對變形、縮徑點進行適度擠脹；再應用液壓脹管器進行修整使擠脹后的套管內徑基本達到正常狀態(tài)下的內徑；最后用特制的錐形銑鞋和柱形銑鞋組合對變形點進行全方位修復，已達到套管修復標準。通過使用與套管內徑相近的加長套銑筒，修復整形段以驗證修復效果。

2.2.2水泥擠注、封堵技術方案

針對F31井存在嚴重漏失，技術上選用高強度低密度(1.5g/cm3)的水泥漿體系，并加入纖維堵漏劑。施工時先用替入法堵住高漏失層，再用擠入法分別擠注其他層：①在擠水泥過程中控制吐砂，起鉆采用憋壓的方法，套管用封井器，鉆桿用多個拷克聯(lián)動(或浮閥)，以控制起鉆時可能出現(xiàn)的地層吐砂埋炮眼的問題；②在鉆水泥塞至漏失層時，在管柱上連接打撈杯，并采用正鉆塞和反沖洗相結合的方法，避免用牙輪鉆頭反沖鉆塞慢和易堵水眼的問題；③在兩射孔層段之間，用水泥承轉器隔開，在套管外環(huán)空建立循環(huán)通道，進行循環(huán)封竄。

結合平臺甲板面積小、無固井船的客觀因素，優(yōu)選平臺現(xiàn)有設施，外加的設備要結構緊湊、功能齊全、容量能滿足一次作業(yè)所需；作業(yè)中使用的設備根據(jù)施工順序采取分次吊裝、擺放、卸載。期間交叉施工，在確保安全的前提下，保證作業(yè)的順利進行。

3套管修復技術實施及效果分析

3.1　套管修復技術實施

1)第一次整形梨形脹管器進行套管整形：先下入?218mm脹管器，對套變部位進行機械整形，然后使用?220mm脹管器對套管進行初步外脹修復。整形后下入套銑筒檢驗外脹效果，套銑筒在試通過變形段時十分困難，說明修復效果不明顯。

2)二次整形分瓣式液壓脹管器進行套管整形：按照圖2所示下入整形工具組合。2個水力錨確保打壓時錨爪能很好地固定在套管上，水力錨以上加扶正器防止水力錨牙偏心。工具下到套變位置后，從地面往管柱內正打壓，通過液壓作用使水力錨錨爪咬住套管定位。之后繼續(xù)打壓，推動液缸位移，使脹管器由自由狀態(tài)下的?208mm，逐步增加至?220mm，對3個套變點的縮徑處外脹整形。之后變換管柱角度和方位，繼續(xù)對套管縮徑處進行外脹整形。分瓣式液壓脹管器如圖3所示。

圖2　液壓脹管管柱組　　　　　　　　圖3　分瓣式液壓脹管器

3)用錐形銑鞋和柱形銑鞋組合進行套管整形二次整形后，下入錐形銑鞋和柱形銑鞋組合至套變位置，對3個套變位置進行修復。在經(jīng)過上述3個步驟后，下入?215mm的套銑筒20m進行修復檢測，順利通過。特制銑錐如圖4所示。

圖4　特制銑錐

4)擠水泥封堵防竄套管整形后，由于地層出砂嚴重，無法進行下步打撈。先在第一防砂段，封固出砂段近井地帶。再在未打撈的防砂段上部替入稠漿，將上下生產段分隔開，避免在水泥封堵作業(yè)時將水泥漿擠入到下部正常的層位，造成儲層污染。之后，采取密度為1.50g/cm3低密高強水泥漿+0.55%纖維堵漏劑體系替入法堵住高漏失層，再用擠入法歷經(jīng)3次分層段順利將套變的第2小夾層成功封堵。為了提高擠堵效果，根據(jù)初始排量和壓力，采用延時、分段、控壓等措施，確保施工達到了設計的擠入壓力。施工方案設計擠注水泥漿6次，后因采取替入、擠注的方法，以及在起鉆時憋壓，因此，在封堵4次后，對包括封堵段在內的生產套管施壓15MPa/10min，合格，達到施工設計要求。所應用的水泥漿體系具有適用范圍廣、費用低，且耐壓高的特點，擠堵段可達50m，耐壓達15MPa，完全滿足生產需要，同時提高封堵效率20%，施工費比常規(guī)密度水泥節(jié)省30%以上。

3.2　套管修復效果分析

采取前述措施，使?215mm的套銑筒順利通過修復井段，漏失出砂段全部堵住，施壓15MPa/10min達到施工要求；同時固井曲線合格，達到設計要求，并滿足后期生產需求；套管修復后順利完成后續(xù)的大修及完井施工作業(yè)。

4結論

1)秦皇島32-6油田F31井套損的成功處理說明，對于海洋油田井斜大、生產套管直徑大、同井內生產層段多且層間物性不均衡的套損問題，通過梨形脹管器、分瓣式液壓脹管器、錐形柱形銑鞋組合三步漸進整形后能修復變形套管，為今后類似海洋油田套管修復提供了范例。

2)提高低密度高強度的水泥漿封堵效能，使其有效封堵海洋油田復雜地層漏失出砂。

[參考文獻]

[1]李長平，王其昌，邸寶智，等. 套管補貼改進技術在大港南部油田的應用[J].管理學家，2014,7(1): 111.

[2]曹燕林. 油水井套損打通道與膨脹補貼技術[J].中國西部科技，2012, 11(3):42~43.

[3]黃滿良，劉世強，張曉輝，等. 套損套變井機械整形工藝[J].石油鉆采工藝，2005, 27(6):74~76.

[4]金鑫，張飛，王占領，等.小井眼側鉆水平井鉆完井工藝在QHD32-6油田的應用[J].海洋石油，2011,31(3):89~92.

[5]David C, Erick A. Practical cementing technique to repair severe casing damage[J].SPE154241,1997.

[6]Yu Gui, Xie Bangjin. Casing repair technique by explosive welding[J].SPE30834,1996.

[7]李寶軍. 膨脹管補貼技術在青海油田的應用[J].油氣井測試，2013,22(4):43~44.

[8]張吉江，張鑫，蔡光杰，等.油管完井在QHD32-6-A平臺的成功應用[J].石油鉆采工藝，2010, 32(5):32~34.

[編輯]帥群

[引著格式]王華南，劉東明.海上油田套管損壞修復技術[J].長江大學學報(自科版) ,2015,12(26):74~76.

[中圖分類號]TE358.4

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)26-0074-03

[作者簡介]王華南(1979-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事修井工藝方面的工作，wanghn2@cnooc.com.cn。

[基金項目]國家科技重大專項(2011ZX05024-003-04)。

[收稿日期]2015-04-17