水平井篩管破損檢測技術(shù)在渤海油田的研究應(yīng)用

于游洋，劉國振，張帥，楊子

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水平井篩管破損檢測技術(shù)在渤海油田的研究應(yīng)用

于游洋，劉國振，張帥，楊子

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)公司， 天津 300452）

水平井裸眼完井是渤海油田主要的完井方式之一，但隨著開發(fā)生產(chǎn)時間的推進，防砂管柱中篩管破損現(xiàn)場也逐一凸顯，且篩管破損后對防砂管柱的處理難度大。文章從篩管損壞研究、篩管破損監(jiān)測、關(guān)鍵技術(shù)把控到作業(yè)實踐等環(huán)節(jié)進行綜合分析，探討了適用于渤海油田篩管破損監(jiān)測的技術(shù)及成功的應(yīng)用案例，對于今后水平井出砂的綜合治理有一定的借鑒意義。

水平井；海上油田；篩管；找漏

水平井是高效開發(fā)各類油氣藏、提高單井產(chǎn)量、提高采收率的重要手段，近幾年來，渤海油田隨著大量水平井的相繼投產(chǎn)，水平井出砂問題也隨之而來，水平井完井以裸眼完井為主，其篩管破損后對防砂管柱的處理難度大，如何在不處理防砂管柱的前提下對篩管找漏，從而進行精確卡漏，短時間內(nèi)恢復(fù)油井生產(chǎn)。文章主要介紹了海油系統(tǒng)內(nèi)首次使用穿心連續(xù)油管送入測試儀器對水平段篩管進行檢測，對于今后水平井出砂的綜合治理有一定的借鑒意義。

1 篩管損壞理論研究概況[1]

根據(jù)國內(nèi)外油田開發(fā)近些年的經(jīng)驗分析可知，引起篩管損壞的因素可大致分為地質(zhì)因素、工程因素和腐蝕三大類。對于具體一個油田或一口油水井的篩管損壞，其中某類因素很可能起主導(dǎo)作用[2-5]，主要地質(zhì)因素如下：

（1）泥巖遇水膨脹。泥巖性質(zhì)較不穩(wěn)定，在高溫高壓下能產(chǎn)生蠕變，在有水侵入時易膨脹。陸地油田部分區(qū)塊采用異常高壓注水，導(dǎo)致泥巖、頁巖地層進水，引起泥巖地層膨脹蠕變、滑坡及斷層復(fù)活，使得篩管承受非均勻的圍巖蠕變外壓而破壞。蘇聯(lián)格羅茲內(nèi)石油學(xué)院在室內(nèi)所作的泥巖膨脹和篩管損壞關(guān)系的試驗表明，當(dāng)泥巖含水10％以上時，泥巖擁有較高的塑性，幾乎將全部上覆巖壓轉(zhuǎn)移到篩管，使其變形損壞。

（2）鹽巖層對篩管的損壞。鹽巖層在地層溫度和上覆地層壓力作用下，不僅由于鹽巖密度小于巖石密度，而且鹽巖或含鹽泥巖遇水膨脹，向低壓的井筒方向蠕動，致使篩管損壞。另外，鹽層溶解使得井眼擴大或鹽層坍塌，從而導(dǎo)致篩管受力狀態(tài)不均，引起篩管損壞。一般認(rèn)為井壁坍塌主要是鉆井液對鹽層的沖刷和溶解作用造成，主要形成不規(guī)則井眼或大肚子井眼，使固井水泥不能充滿環(huán)空或第二界面膠結(jié)不好，從而使地層水或注入水侵入鹽層，浸泡溶蝕后形成空洞。

2 篩管破損監(jiān)測技術(shù)

2.1 工具優(yōu)選工具試驗

水平井防砂管柱一般采用的是“紐扣”式優(yōu)質(zhì)篩管，根據(jù)篩管的特性以及儀器的特點，可以采用MIT012-40臂井徑成像測井儀，對篩管進行技術(shù)狀況檢測，尋找漏點。40臂井徑成像測井儀有40個獨立的井徑臂，對應(yīng)每個臂有一個獨立的探頭，可測量反映管柱內(nèi)壁的40條井徑，通過儀器的四十個測量臂與套管內(nèi)壁接觸，將套管內(nèi)壁的變化轉(zhuǎn)為井徑測量臂的徑向位移，通過井徑儀內(nèi)部的機械設(shè)計及傳遞，變?yōu)橥茥U的垂直位移，差動位移傳感器將推桿的垂直位移變化轉(zhuǎn)換成電信號，地面處理后可成直觀圖像。

2.2 工具試驗

首先是解決儀器的居中問題，考慮在MIT儀器上下加裝滾輪扶正器，加儀器本身自帶電動扶正器，確保儀器在水平狀態(tài)下的居中測試，錄取資料準(zhǔn)確可靠。

圖1 MIT工具串實物圖

陸地實驗時采用139.7mm“紐扣”式篩管，“紐扣”直徑大約在2cm（示意圖如圖2所示），將篩管的“紐扣”打掉，用40臂井徑成像測井儀進行測試，發(fā)現(xiàn)儀器臂能夠探測到紐扣脫落處孔眼?？蓮娜S成像后（示意圖如圖3所示），孔眼位置非常明顯。之前的測井曲線上反應(yīng)不明顯（示意圖如圖4所示），因此得到的實驗結(jié)論為：如果篩管損傷為“紐扣”脫落，那么40臂井徑成像測井能夠探測到孔眼，確定漏點，示意圖如圖2所示。

圖2 “紐扣”脫落示意圖

圖3 測井?dāng)?shù)據(jù)三維成像圖

3 技術(shù)應(yīng)用

3.1 井況簡介

X井為海上油田一口水平生產(chǎn)井，在生產(chǎn)過程中大量出砂關(guān)井，關(guān)井前產(chǎn)液量578 m3/d，產(chǎn)油150 m3/d，懷疑由于防砂管柱破損造成，因此需要對該井的水平段防砂管柱進行檢測，尋找漏點位置。該井采用177.8 mm“紐扣”式篩管完井，防砂段從1 334~1 674 m。

圖4 井徑成像測井曲線

2013年10月22日因出砂量大，影響生產(chǎn)流程關(guān)井，關(guān)井前正常生產(chǎn)時50 Hz，油嘴19.4 mm，計量產(chǎn)液量578 m3，含水81.6%，產(chǎn)氣量0.47×104m3，氣油比83 m3/m3。10月21日油井在沒有調(diào)整工作制度的前提下，油壓上漲2.4 MPa，套壓上漲1.2 MPa，50 Hz產(chǎn)液量上漲660 m3，含水從81%上升到83%，氣油比61 m3/m3，略有下降，井口溫度基本保持不變。因井下壓力計故障，無法監(jiān)測流壓和流溫變化情況。實驗室化驗氯根值為1 393 mg/L，為注入水，其與4月化驗氯根1 972 mg/L保持一致，產(chǎn)出水類型未發(fā)生改變。此外，該井含砂量突升至5%-10%，懸浮物10%左右。因此，結(jié)合該井井下為裸眼完井，優(yōu)質(zhì)篩管簡易防砂，認(rèn)為該井井下篩管存在漏點，造成產(chǎn)液量和含砂量的突然大幅上升。

2014年6月采用遇水膨脹封隔器關(guān)閉出砂段的方式開展大修治理。為保證封隔器順利下入，準(zhǔn)確封堵漏點位置，保證產(chǎn)出層最大化，在措施前利用40井徑成像測井技術(shù)進行找漏測試，測得篩管在1 571~1 573 m處存在破損，在1 555~1 580 m存在篩管縮徑。

3.2 技術(shù)實施

確定了測試儀器后，如何把測試儀器下入至水平段成為關(guān)鍵問題，傳統(tǒng)意義的電纜測井一般只能滿足井斜小于60°的井況，首次嘗試將電纜與連續(xù)油管相結(jié)合，作業(yè)前將電纜用水推的方式送入連續(xù)油管中。通過使用穿心連續(xù)油管輸送方式送入測井儀器?，F(xiàn)場施工前將測井儀器與連續(xù)油管內(nèi)的電纜以及相應(yīng)的工具進行配接，包括單流閥、電纜頭、釋放短節(jié)、旋轉(zhuǎn)短節(jié)、柔性短節(jié)等，整個工具串具有高度的柔韌性和可旋轉(zhuǎn)性，保證可以順利通過井斜和狗腿度大的位置。

渤海油田水平井或大斜度井出砂，一般是由于篩管被沖蝕破損所致，目前常規(guī)的處理方法有兩種，一是打撈出防砂管柱重新完井，但水平井177.8 mm篩管打撈難度大，成功案例較少且工期較長；二是側(cè)鉆，涉及的工期和費用均較長，兩種方法都無法在短時間內(nèi)恢復(fù)油井產(chǎn)能。針對水平井大尺寸篩管破損，如果能使用測試儀器對篩管進行檢測，判斷出具體漏點后，使用機械方法進行卡漏，無疑可在最短時間內(nèi)使油井見產(chǎn)。

圖5 X井防砂管柱示意圖

測試前要求對整個井筒沖砂，防止砂子或異物導(dǎo)致扶正器無法正常伸縮，沖洗干凈后，通井工具串在連續(xù)油管的輸送下，順利通井至目的深度。更換MIT012測井儀進行40臂井徑成像測井，在水平段錄取測井資料，測井曲線（如圖6所示）在1 575 m處有擴徑顯示，經(jīng)三維成像（如圖7所示）后，孔眼位置明顯，判斷為“紐扣“脫落，在1 535.1~1 548 m顯示篩管變形縮徑（如圖8所示），長度約為0.2m，最小半徑為78.32 mm，最大半徑92.82 mm，所在位置井斜為78.76°。

圖6 X井40臂井徑成像測井曲線

圖7 X井40臂井徑成像測井三維成像圖

套管變形段為1 535.1~1 548.0 m，長度為12.9 m，最小半徑67.59 mm，最大半徑77.48 mm，井斜76.42°，有縮徑顯示。

圖8 X井測得套損及篩管變形縮徑

4 減少篩管損壞防治建議[1]

篩管疲勞損壞的原因一般是篩管的負載、受力大小、頻率、溫度等多種復(fù)合因素引起的。因此，可考慮削弱篩管疲勞損壞的措施，其主要有以下幾點：

(1) 井眼的控制要求嚴(yán)格，邊鉆邊測。

(2) 篩管柱在造斜井段、井斜角或方位角急劇變化的井段下入時，避免用力下入管柱，減少篩管受到彎曲和扭轉(zhuǎn)損壞。

(3) 給篩管合理配置扶正器，篩管在下入時盡量減小與井壁接觸，減少彎曲損壞。

5 結(jié) 論

作業(yè)實踐表明，使用穿心連續(xù)油管送入測試儀器在水平段進行測試是可行的，應(yīng)用多臂井徑成像測井技術(shù)可以精確探測篩管漏點及篩管縮徑位置，判斷篩管漏點后，配合使用遇水膨脹封隔器對漏點上下進行卡漏，可有效治理水平井出砂問題，其不僅具有較高的應(yīng)用價值，同時也對今后水平井出砂的綜合治理有一定的借鑒意義。

［1］車強. 超稠油油藏水平井篩管損壞研究與保護對策[D]．山東：中國石油大學(xué)（華東），2009．

［2］宋治．油層套管損壞原因分析及預(yù)防措施[J]．石油學(xué)報，1987，8 (2)：101-107．

［3］趙有芳．國外油田油水井套管損壞綜述[J]．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1989，8 (2)：71-79．

［4］李永東．油水井套管損壞的斷裂力學(xué)機理的研究[D]：哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2001．

［5］賈選紅，劉玉．遼河油田稠油井套管損壞原因分析與治理措施[J]．特種油氣藏，2003，10 (2)：69-71．

Research and Application of Screen Damage Detection Techniquein Horizontal Wells of Bohai Oilfield

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（CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co., Tianjin 300452, China）

Horizontal well open-hole completion is one of main completion methods in Bohai oilfield, but with time advancement of development and production, the sand control string sieve tube breakage in the scene appeared one by one, and it is very difficult to deal with the sand control string after the screen damage. In this paper, throughcomprehensive analysis ofthe screen damage research, the sand control pipe breakagemonitoring and the key technology to control the operating practice, the screen damage monitoring technology and successful application cases in Bohai oilfield were discussed. The paper has acertain reference meaning for comprehensive control of sanding in the horizontal well in the future.

horizontal well; offshore oilfield; sand control pipe; finding leaks

2017-11-06

于游洋（1983-），男，工程師，2008年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事海上油田大型修井監(jiān)督管理工作。

楊子（1987-），男，工程師。

TE 358

A

1004-0935（2017）12-1193-04