熱采套管損壞原因分析及修復(fù)工藝篩選研究

彭紅軍

新疆克拉瑪依紅山油田有限責(zé)任公司（新疆克拉瑪依834000）

熱采套管損壞原因分析及修復(fù)工藝篩選研究

彭紅軍

新疆克拉瑪依紅山油田有限責(zé)任公司（新疆克拉瑪依834000）

由于X區(qū)熱采井地層的特殊性，預(yù)應(yīng)力固井效果差，蒸汽高溫?zé)釕?yīng)力極易導(dǎo)致套管損壞。通過分析套管損壞原因，篩選修井工藝，給出針對性的具體施工步驟，對套管破損點(diǎn)進(jìn)行堵漏、下襯管、管外封竄等措施，恢復(fù)油井的生產(chǎn)，達(dá)到增儲(chǔ)上產(chǎn)的目的。全年施工12口井，增油7 062 t，投入產(chǎn)出比為1.22，當(dāng)年回收投資，確保了油井的正常生產(chǎn)。

熱采井；套管損壞；修井工藝

熱采井的套管和水泥承受高溫嚴(yán)峻考驗(yàn)，套管處于高溫?zé)崃鲋惺軣嵘扉L，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，強(qiáng)度降低。當(dāng)壓應(yīng)力超過材料屈服強(qiáng)度極限時(shí)，套管將發(fā)生斷裂或損壞。注蒸汽時(shí)管柱膨脹，正常載荷從拉伸變向壓縮。注蒸汽停止時(shí)，溫度大幅下降，拉伸力作用，多次反復(fù)變化會(huì)導(dǎo)致套管節(jié)箍漏失和螺紋滑脫損壞。試驗(yàn)表明當(dāng)溫度超過110℃，各種水泥的抗壓強(qiáng)度都大幅度下降。當(dāng)溫度繼續(xù)升高達(dá)到臨界溫度，水泥石強(qiáng)度將發(fā)生崩解，喪失對套管的支撐密閉作用。熱采井中水泥石所承受的高溫大多已達(dá)到或超過臨界溫度，時(shí)常發(fā)生強(qiáng)度破壞。

1 套管損壞原因分析

由于X區(qū)下部石炭系巖性致密，屬裂縫性油藏，井眼規(guī)則，固井存在不同程度漏失，而上部油藏呈透鏡狀分布，為異常高壓，固井聲幅解釋大部分僅為合格，井口附近無水泥。為防止套管受熱膨脹，井口上抬，套管頭與表層套管用環(huán)形鋼板固定在一起。對于管外沒有水泥又不能自由伸長的套管，即使溫度稍有上升，也可能縱向彎曲而破損[1-3]。雖然進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力固井，但由于石炭系巖性致密，固井時(shí)地錨的撐爪經(jīng)常不能很好嵌入地層、與井壁錨死，達(dá)不到預(yù)應(yīng)力固井的效果。最后，注入高溫高壓的蒸汽，加劇油井套管受熱損壞的危險(xiǎn)。由于套管管柱的反復(fù)伸縮，勢必造成管外水泥強(qiáng)度的下降，影響固井質(zhì)量，造成管外竄漏。這種情況大量存在于X區(qū)的熱采井中。

在采油工藝方面，一般注汽管柱由隔熱油管、伸縮管、高溫封隔器等組成。隔熱油管主要用于熱采井注蒸汽時(shí)減少井筒熱損失、提高井底蒸汽干度、保護(hù)油層套管、管外水泥環(huán)免遭損壞。由于該區(qū)熱采井埋藏深度淺、油層厚度小、吞吐周期短，選用注汽、采油一次性管柱，未使用隔熱油管、高溫封隔器等注蒸汽管柱，套管直接受熱，對套管及管外水泥環(huán)未起保護(hù)作用，影響其使用壽命[4]。而注入的蒸汽由于脫氧不徹底、含鐵超標(biāo)等發(fā)生電解作用，也會(huì)蝕穿鋼質(zhì)的套管，產(chǎn)生漏洞、裂縫等。在X熱采區(qū)套管變形、錯(cuò)斷、漏洞、裂縫較多。

2 修井工藝篩選

針對X區(qū)熱采井套管損壞及管外竄漏情況，制定了一系列修井工藝措施，確保了熱采井的正常生產(chǎn)。

X區(qū)的部分熱采井屬于套管斷裂、變形及腐蝕，套管損壞位置在油井上部。對這些油井的修復(fù)可以采取擠高溫封堵劑、套管補(bǔ)貼、上部套管內(nèi)襯、全井下襯管。由于套管損壞位置距地表較近，上部圍巖壓力低，擠高溫封堵劑用量大，費(fèi)用高，成功率低。Φ177.8 mm套管高溫補(bǔ)貼工藝不過關(guān)，不能很好解決套管下輪吞吐注汽采油的要求。上部套管內(nèi)襯比全井下套管，能節(jié)約部分材料費(fèi)用[5]。但若采油管柱落入內(nèi)襯套管下部，靠在Φ177.8 mm套管壁上，下打撈工具受到限制，下部Φ177.8 mm套管發(fā)生變形無法修復(fù)，可能造成該井報(bào)廢。這部分熱采井只有齊古組油層，上部再無油層，采取全井下Φ177.8 mm套管，重新固井的辦法，雖然縮小套管內(nèi)徑，但對采油工藝及生產(chǎn)不會(huì)造成影響。

具體施工步驟：①提出井內(nèi)原管柱，證實(shí)套管變形及錯(cuò)斷位置；②如套管變形，可以用脹管器將套管擠扁的地方由小到大逐級脹開或者用磨銑工具，擴(kuò)大套管內(nèi)徑，直到符合下襯管柱要求；③如套管錯(cuò)斷，采取先扶正套管后固井，鉆灰，通井，直到符合下襯管柱要求；④按設(shè)計(jì)要求下入規(guī)定的襯管柱；⑤襯管柱下至設(shè)計(jì)深度后應(yīng)充分循環(huán)洗井，正常后注入符合設(shè)計(jì)性能要求及數(shù)量的水泥漿；⑥剪斷銷釘，倒扣脫手后將上部鉆具提至設(shè)計(jì)位置反洗井，襯管內(nèi)留10～20 m水泥塞，候凝；⑦鉆灰至要求位置，通井、試壓符合標(biāo)準(zhǔn)；⑧測井檢查固井質(zhì)量；⑨按要求射孔完井（圖1）。

圖1 全井下套管前后對比圖

X區(qū)的另一部分熱采井，實(shí)際上屬于管外竄漏，目前二、三輪井較多，生產(chǎn)潛力大。采取表層套管管外鉆側(cè)孔，至表層套管下部，再重新擠水泥固井，以及在套管環(huán)形空間擠水泥，確保油層套管外有水泥的辦法，減少套管無水泥部分，降低套管受熱的自由膨脹，延長套管的使用壽命。

具體施工步驟：①提出井內(nèi)原井管柱，通井檢查套管質(zhì)量，油層上部套管試壓合格；②表層套管四周用動(dòng)力鉆，呈對角鉆側(cè)孔，至表層套管深度以下；③將油管下至所鉆側(cè)孔深度，擠少量水泥固結(jié)油管；④割去表套與油套的環(huán)行鋼板，在側(cè)孔油管內(nèi)擠水泥封管外竄；⑤向套管環(huán)行空間擠水泥；⑥重新焊環(huán)行鋼板；⑦通井至井底，下完井結(jié)構(gòu)（圖2）。

圖2 表層套管外鉆側(cè)孔前后對比圖

3 實(shí)施效果評價(jià)

全年熱采井套管損壞及管外竄漏井施工12口，效果明顯（表1）。截至2015年11月，累積增產(chǎn)原油7 062 t，施工費(fèi)用204.241 7萬元，原油操作費(fèi)用按352元/t計(jì)算，投入產(chǎn)出比為1.22，當(dāng)年就回收投資（表1）。

4 結(jié)論

表1 施工井效果統(tǒng)計(jì)表

隨著油井生產(chǎn)時(shí)間越長，修井等措施進(jìn)行的越頻繁，套管損壞的機(jī)會(huì)就越多，修理套管的任務(wù)就越重。X區(qū)稠油油藏，從20世紀(jì)90年代初開發(fā)到目前，已有100多口井套管有不同程度的損壞，每年損壞的數(shù)字仍在不斷增加。因此，對套管損壞、變形等進(jìn)行分析，確定引起套管損壞的原因和損壞的類型，篩選修井工藝，通過上修，能盡快修復(fù)套管損壞井及管外竄漏井，提高油井的利用率，最終改善開發(fā)效果。

續(xù)表1施工井效果統(tǒng)計(jì)表

[1]聶海光,王新河.油氣田井下作業(yè)修井工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002.

[2]博貝格T C.熱力采油工程方法[M].遼河油田科技處,譯.北京:石油工業(yè)出版社,1980.

[3]得克薩斯大學(xué).油井維修[M].唐北星,譯.北京:石油工業(yè)出版社,1982.

[4]趙源浦,李會(huì)會(huì),謝進(jìn),等.套管封隔器完井試油期間失效因素分析及對策[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2016,32(4):52-56.

[5]劉合.油田套管損壞防治技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社,2003.

BecauseoftheparticularityoftheformationofthermalrecoverywellsinXarea,theeffectofprestressedcementingispoor,andthe hightemperaturesteammakesthecasingproducethermalstressandthereforeeasilyleadstothedamageofcasing.Thespecificconstruction stepsofrepairingcasingarepresentedthroughtheanalysisofcasingdamagereasonsandtheselectionofworkoverprocesses.Theproduction ofoilwellscanberecoveredandthepurposeofproductionandreservesincreasingcanbereachedthroughpluggingtheleakagepoint,mak?inglinerwithincasingandsealingchannelingoutsidecasing.Thecasingof 12wellswasrepairedinoneyear,oilproductionwasincreasedby 7062t,andtheinput-outputratiois1.22.Investmentwasrecoveredinthatyear,andthenormalproductionofoilwellswasensured.

thermal recovery well;casing damage;workover technology

左學(xué)敏

2017-04-08

彭紅軍（1966-），男，工程師，主要從事井下作業(yè)管理工作。