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      稠油熱采井套管柱損壞機(jī)理及預(yù)防措施研究

      2016-03-15 10:09:43夏熙彬陳海云
      山東工業(yè)技術(shù) 2016年6期
      關(guān)鍵詞:損壞預(yù)防

      夏熙彬 陳海云

      摘 要:我國是石油資源大國,而且重油所占的比例非常大,在開采稠油的過程中,由于稠油資源具有注汽次數(shù)多、出砂氣竄現(xiàn)象多發(fā)、開采周期短等特點,常常會遇到套管柱損壞的問題,在很大程度上影響開采進(jìn)度。因此,本文針對套管柱出現(xiàn)損壞的原因,研究預(yù)防套管柱損壞的主要方法,以期能夠改善套管柱損壞情況,提高油藏的開采效率與開采質(zhì)量。

      關(guān)鍵詞:稠油熱采井;套管柱;損壞;預(yù)防

      DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.248

      0 前言

      一般情況下稠油井中的套管柱損壞,主要有三種類型:第一,漏失,其產(chǎn)生原因絕大多數(shù)為腐蝕,導(dǎo)致管道內(nèi)出現(xiàn)不同程度的破裂,如果沒有及時處理,還容易導(dǎo)致大井段破漏,后果非常嚴(yán)重。第二,變形,一般情況下為縮徑變形,容易導(dǎo)致開采量減少,嚴(yán)重時還會堵塞管道。第三,錯位,多是因為地層移動而導(dǎo)致管道受力發(fā)生變化,進(jìn)而形成斷脫,這種情況在修復(fù)過程中的難度很大。

      1 損壞原因

      1.1 高溫變化

      稠油熱采井中的高溫,是造成套管柱損壞的一個主要原因。很多工程在油層上段都沒有安裝熱處理設(shè)備,還有一些工程沒有及時處理已經(jīng)失效的封隔器,這些因素都會使得井內(nèi)的高溫蒸汽直接作用于套管柱,套管柱長期處在高溫工作條件下,其工作效能很容易降低,進(jìn)而影響其使用壽命[1]。從實際情況來看,如果長期處于高溫工作環(huán)境下,其抗拉強(qiáng)度、彈性模量以及工作效能,都會出現(xiàn)不同程度的降低。

      1.2 油井問題

      當(dāng)前,很多稠油井都會出現(xiàn)出砂現(xiàn)象,尤其是對油井進(jìn)行挖掘的過程中,油層很容易因碰撞而出砂,如果巖砂飛濺到稠油井中,就會導(dǎo)致該段套管陷入到虧空境地,這種情況是非常危險的。另外,如果地層壓力在同一時間出現(xiàn)降低情況,那么在物理擠壓的條件下,巖石無法保持原本相對平衡的應(yīng)力,在這種情況下,也很容導(dǎo)致套管因受到擠壓而發(fā)生破損。

      1.3 熱能處理

      在稠油熱采井中,很容易產(chǎn)生高溫?zé)釕?yīng)力,如果沒有對其及時處理,就會對套管產(chǎn)生破壞。在對稠油井注氣時,怎樣運(yùn)用技術(shù),將井內(nèi)存在的熱能疏散,也是當(dāng)前領(lǐng)域內(nèi)部面臨的主要問題?,F(xiàn)階段,很多工程都是通過加設(shè)隔熱管的方式來改進(jìn)套管柱的,運(yùn)用隔熱材料來阻隔油層,降低封隔器的失效率,從而達(dá)到預(yù)防套管柱損壞的目的[2]。

      2 預(yù)防措施

      針對當(dāng)前稠油井套管柱出現(xiàn)的損壞問題與損壞原因,本文提出以下幾種預(yù)防措施:

      2.1 提拉預(yù)應(yīng)力

      這種方法是20世紀(jì)80年代提出的預(yù)防套管柱破壞的主要方法,比較有代表性的是遼河油田,取得了良好的應(yīng)用效果。這種方式主要是將提拉預(yù)應(yīng)力通過物理方式施加到套管中,其主要目的是為了從根本上提升套管的初始預(yù)應(yīng)力,從而使其在使用過程中可以承受更大的壓力,在實際工作中能夠有效抵御稠油熱采井所產(chǎn)生的高熱能,延長使用壽命,降低損壞幾率。

      2.2 替換接頭套管

      在過去的很長一段時間里,我國所運(yùn)用的套管都J55,這種套管的性能較低,在完井過程中,很容易造成大規(guī)模損壞,不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,還會影響采油進(jìn)度[3]。因此,我國也逐漸意識到了J55的應(yīng)用缺陷,開始引進(jìn)一些國外的先進(jìn)技術(shù)與配件,如偏梯扣套管。這種套管屬于高鋼級,有著很高的強(qiáng)度,雖然在密封性方面相對較差,但對于強(qiáng)度較高的工作,有著很好的應(yīng)用效果。

      2.3 運(yùn)用專業(yè)水泥

      在實際工作中,如果水泥將向井口的返滲不及時,那么就很容易導(dǎo)致套管損壞問題。在開采油藏時,注汽是必要的開采環(huán)節(jié),對于稠油油藏來說,很多情況下還需要進(jìn)行多次注汽,而注汽過程很容易造成套管飛竄,嚴(yán)重時可能會竄出兩米以上,對油藏的正常開采造成了嚴(yán)重阻礙。因此,在開采過程中,需要運(yùn)用熱采專用設(shè)備與專業(yè)水泥,以確保水泥能夠正常及時返到井口,提升油藏的開采效率與產(chǎn)出率。

      2.4 發(fā)揮熱應(yīng)力

      對于套管來說,將其自身的熱應(yīng)力充分發(fā)揮出來,是確保套管不出現(xiàn)損壞的關(guān)鍵,而想要充分發(fā)揮出套管的熱應(yīng)力,就需要依托于隔熱管。因此,需要在套管上加設(shè)隔熱管,以提升熱應(yīng)力的發(fā)揮率。能夠?qū)Ω魺嵝Чa(chǎn)生影響的因素有:油管材質(zhì)、工作狀態(tài)、隔熱效能、密封效果以及設(shè)備工藝等。另外,想要充分發(fā)揮套管的熱應(yīng)力,還可以運(yùn)用熱應(yīng)力補(bǔ)償器,設(shè)備中的波紋管在其他裝置運(yùn)行過程中,會逐漸伸長,當(dāng)其他裝置停止運(yùn)行時,波紋管便會逐漸壓縮。與此同時,井下高溫也會作用于波紋管,使其產(chǎn)生一定程度的伸縮變化。波紋管的伸縮可以促進(jìn)套管熱應(yīng)力的進(jìn)一步發(fā)揮。

      2.5 運(yùn)用螺紋接頭

      套管的材質(zhì)在很大程度上決定了其自身的熱應(yīng)力,因此,在選擇套管的過程中,還需要對材質(zhì)充分考慮。由于套管在工作時比較容易產(chǎn)生破損,歪曲等情況會導(dǎo)致接頭跳扣,接頭的密封性也會因此受到影響。而選用特殊螺紋接頭便可以有效解決這一問題,不僅能夠提升整個套管的強(qiáng)度與延性,還具有便捷直觀的操作特點,而且靈活性較強(qiáng),能夠適應(yīng)比較密集的工作環(huán)境。

      3 結(jié)論

      當(dāng)前,熱采井套管柱損壞問題仍然是世界范圍內(nèi)面臨的主要問題,想要預(yù)防這種現(xiàn)象的發(fā)生,就一定要從多個方面入手,無論工程設(shè)計,還是材料選擇,都需要進(jìn)一步完善。因此,當(dāng)前需要解決的問題是研發(fā)出更有針對性的套管,從根本上延長其使用壽命,確保稠油油藏的正常開發(fā)。

      參考文獻(xiàn):

      [1]楊慧.熱采水平井套損機(jī)理分析及破漏套管補(bǔ)貼加固技術(shù)研究[J].機(jī)械工程師,2014(10):250—252.

      [2]祝效華,劉少胡,劉應(yīng)華等.高溫?zé)岵删喹h(huán)缺陷對套管安全性的影響分析[J].水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯,2012(04):478—485.

      [3]趙越.稠油熱采注汽管網(wǎng)的失效機(jī)理及預(yù)防措施分析[J].化工管理,2015(02):43.

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