油水井小修作業(yè)取換套管技術(shù)研究與應(yīng)用

張延冰

【摘 要】油水井經(jīng)過常年生產(chǎn)，一直處于高溫、硫化氫、地表水腐蝕環(huán)境下，極易導(dǎo)致固井段以上套穿孔，給油田安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重隱患。以往一般采用大修作業(yè)方式實(shí)施更換套管作業(yè)，論文探索利用小修作業(yè)的方式實(shí)施對(duì)損壞套管進(jìn)行更換，這對(duì)提高油井的井筒完好性、消除安全隱患，節(jié)省作業(yè)成本有著積極的意義。

【Abstract】After years of production， oil-water wells have always been in an environment of high temperature， fulling with hydrogen sulfide and surface water corrosion， which can easily lead to perforation of the casing pipe that above the well cementing section， and bring serious hidden danger to the safety production of oilfield. In the past， the operation mode of overhauling work was generally adopted to carry out the operation of casing replacement. The paper explores to use the minor repair operations to replace the damaged bushing， which has a positive significance to improve the integrity of the rockshaft， eliminate hidden danger of safety and save the operation cost.

【關(guān)鍵詞】油水井；小修作業(yè)；取換套管

【Keywords】oil-water well； minor repair operation； casing replacement

【中圖分類號(hào)】TE144 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）07-0139-02

1 引言

油井采用蒸汽吞吐開采方式時(shí)，生產(chǎn)時(shí)間較長，在高溫蒸汽、油層內(nèi)硫化氫及地表水電化學(xué)腐蝕等作用下，導(dǎo)致固井段以上套穿孔、變形，易發(fā)生油氣泄露現(xiàn)象，極易導(dǎo)致環(huán)境污染及人身傷害事故，因此在治理以上隱患問題上刻不容緩。通常利用大修作業(yè)方式進(jìn)行治理，但費(fèi)用高昂、耗時(shí)長，因此探索利用小修作業(yè)方式來完成套管隱患治理十分必要[1]。

2 大修取換套管的特點(diǎn)

2.1 大修取換套管步驟

①搬上準(zhǔn)備工作：安裝設(shè)備、立井架、接雙根等；②找漏：下封隔器實(shí)施套管找穿孔漏點(diǎn)；并確定穿孔位置；③打懸空水泥塞：井筒內(nèi)注懸空水泥塞，對(duì)油層實(shí)施封堵隔離；④損壞倒扣：利用轉(zhuǎn)盤對(duì)損壞套管倒扣，并取出損壞套管；⑤套管對(duì)接：下入新套管進(jìn)行對(duì)接上扣；⑥試壓驗(yàn)證：全井筒清水試壓20MPa，穩(wěn)壓30min，壓降小于0.5 MPa為合格；⑦鉆灰塞通井：下入鉆頭鉆灰塞，并刮管器刮套管，通井至井底；⑧完井驗(yàn)收。

2.2 優(yōu)點(diǎn)

起下作業(yè)效率高，可以雙根起下作業(yè)；游動(dòng)系統(tǒng)上提負(fù)荷較大，適合深井作業(yè)；用鉆盤倒扣傳動(dòng)扭矩大，完井實(shí)施效果好。

2.3 缺點(diǎn)

作業(yè)費(fèi)用相當(dāng)高昂，修井費(fèi)用一般在80萬左右；施工周期長-大修從搬上準(zhǔn)備到完井，一般約25天左右；受井場面積制約，且一些井場面積狹窄，井場條件復(fù)雜采油設(shè)備等，導(dǎo)致大修無法合理擺放鉆臺(tái)、鉆機(jī)。受周邊居民環(huán)境影響較大，大修作業(yè)產(chǎn)生噪音、震動(dòng)大。易受周邊居民投訴，而發(fā)生經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。

3 小修修井工序特點(diǎn)

3.1 小修取換套管步驟

①施工準(zhǔn)備：小修搬上，施工準(zhǔn)備，開工驗(yàn)收；②井筒找（驗(yàn)）漏：進(jìn)行井筒找漏，確定漏損位置。③油層封堵：下封隔器進(jìn)行油層封堵，控制井口壓力。封隔器中心管柱露出井口，作為套管倒扣位置標(biāo)識(shí)。④確定中和點(diǎn)：根據(jù)驗(yàn)漏位置，得到倒扣深度，通過計(jì)算得到倒開中和點(diǎn)深度。⑤套管倒扣：上提中和點(diǎn)符合，同時(shí)施加扭矩。使用大修工具（大鉗、套管吊卡）與作業(yè)機(jī)錨頭配合---相當(dāng)于鉆機(jī)鉆盤，倒扣旋轉(zhuǎn)，對(duì)上部損壞套管倒扣。⑥回接套管：下入完好套管，對(duì)魚頂進(jìn)行沖洗干凈，旋轉(zhuǎn)上扣。⑦驗(yàn)證：泵車清水試壓，驗(yàn)證井筒密封性能。⑧解除油層封堵：上提封隔器至空井筒。⑨完井：完井交井。

3.2 應(yīng)用情況

共實(shí)施3井次均取得成功。

3.3 優(yōu)點(diǎn)

作業(yè)費(fèi)用較低，修井費(fèi)用一般在10萬左右/井次；施工周期短，一般只需5-7天；受井場面積及空間制約小，小修作業(yè)不用鉆臺(tái)，不用泥漿泵，井架高度低（18-21米），較大修作業(yè)所需場地及空間要小得多，可滿足小井場施工。受周邊居民環(huán)境影響較小，作業(yè)產(chǎn)生噪音、震動(dòng)小。不易對(duì)周邊居民造成干擾[2]。

3.4 缺點(diǎn)

起下作業(yè)效率相對(duì)低，只能單根起下作業(yè)；游動(dòng)系統(tǒng)上提負(fù)荷較低（小于400kN），適合淺井作業(yè)；套管倒扣無旋轉(zhuǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)盤等，需要借助錨頭及管鉗配合實(shí)施。

3.5 注意事項(xiàng)

①驗(yàn)漏前進(jìn)行循環(huán)系統(tǒng)試壓（21MPa），穩(wěn)壓10min壓降小于0.5 MPa。以確保施工中安全可靠。同時(shí)控制修井液泄露防止井場污染。②對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行核實(shí)確認(rèn)，確保位置準(zhǔn)確，誤差不大于3m；③ 封隔器下加重管柱符合60-80kN，一是可以確保密封性能可靠；二是可以增加中和點(diǎn)下部套管卸扣摩阻，防止封隔器下部套管倒開；④倒扣并提出套管后，此時(shí)井口處于表層套管敞開狀態(tài)，嚴(yán)禁發(fā)生井下落物事件，易造成卡管柱現(xiàn)象；⑤ 回接套管絲扣涂密封脂、密封帶，扭矩9110-10120N.m。⑥ 驗(yàn)證試壓：完井后對(duì)套管進(jìn)行試壓20MPa，穩(wěn)壓30分鐘，壓降小于0.5 MPa，為合格。⑦做好封隔器解封后觀察，井口無溢流緩慢上提封隔器提速？燮5m/min。

3.6 科技創(chuàng)新點(diǎn)

①井控安全技術(shù)：不用注灰塞形式進(jìn)行封堵，利用封隔器對(duì)油層實(shí)施暫時(shí)性封堵，控制井內(nèi)壓力，減少磨灰塞作業(yè)工序，不污染油層，同時(shí)縮短施工時(shí)間；②套管定點(diǎn)倒開技術(shù)：根據(jù)封隔器卡點(diǎn)位置，結(jié)合在倒扣過程中觀察封隔器中心管的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，確定倒開套管深度，在倒扣時(shí)封隔器為靜止?fàn)顟B(tài)-無旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；③套管對(duì)接技術(shù)：通過下入新套管完成對(duì)接原井筒，確保整體井筒的完整性、可控性。通過套管試壓驗(yàn)證套管的密封性能，保證達(dá)到投產(chǎn)要求。

3.7 技術(shù)局限性

①小修更換損壞套管深度有限：只能更換表層套管以內(nèi)的油層套管，因有表層套管對(duì)井壁的保護(hù)，油層套管提出后井壁不會(huì)坍塌；在對(duì)接套管時(shí)因有表層套管的扶正作用。便于扶正對(duì)扣；②表套注灰井無法實(shí)施：因表套注灰后，油層套管與表套被水泥固死，無法實(shí)施套管旋轉(zhuǎn)倒扣；所以不能將損壞套管提出，無法實(shí)施更換；③ 小修作業(yè)井架及提升系統(tǒng)額定符合較小，一旦遇有卡鉆現(xiàn)象，不能大負(fù)荷解卡，當(dāng)提升負(fù)荷大于額定負(fù)荷（400kN）不能施工。

4 套管穿孔原因分析

①機(jī)械類損壞：冷43XX-X等兩口井，該類油井井內(nèi)經(jīng)測量不含有硫化氫，排除了硫化氫腐蝕及氫脆因素。從油層套管損壞形態(tài)來看，穿孔深度在地面以下7-8米，表面有13mm×16mm錐形深坑，底部穿孔，穿孔孔內(nèi)徑2.5mm，穿孔剖面鋸齒狀。穿孔下部15cm表面有凹坑，深度3-5mm不等，管壁有上下方向的磨損劃痕， 劃痕長度60mm。分析原因：管壁有機(jī)械磨損說明在表層套管環(huán)空中存在硬質(zhì)材料，油層套管在抽油機(jī)負(fù)荷交替變載情況下，上下發(fā)生蠕動(dòng)，硬質(zhì)材料在油層套管及表層套管間做相對(duì)上下運(yùn)動(dòng)，對(duì)該點(diǎn)形成機(jī)械擠壓、切削。造成穿孔形成，同時(shí)該井在作業(yè)機(jī)過程受管柱符合交變作用上下竄動(dòng)距離較大，更加大了機(jī)械磨損的程度。②電化學(xué)腐蝕 冷43-50-XX套管損壞形態(tài)：穿孔位置處于井口第一根套管中部，整根套管有紅褐色鐵銹、輕輕敲打有鐵銹成片脫漏。外壁凹較多坑，管壁明顯變薄。原因分析：該井處于河套內(nèi)，地勢低洼，表層套管內(nèi)沒有水泥固井，表層套管內(nèi)常年積水，且該地區(qū)為鹽堿類土壤，形成鹽類點(diǎn)解液體，對(duì)套管金屬材料形成腐蝕。

5 預(yù)防穿孔措施

① 完井時(shí)油層套管上提預(yù)應(yīng)力，減小井口因復(fù)合變動(dòng)發(fā)生蠕動(dòng)范圍，減少與表層套管相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離。② 嚴(yán)禁修井工具、硬質(zhì)材料掉落兩層套管環(huán)空中，防止發(fā)生硬質(zhì)材料（鉗牙、撈錨滑塊、卡瓦）在套管蠕動(dòng)過程發(fā)生的切削進(jìn)尺、擠壓動(dòng)作。③在固井時(shí)，水泥返高盡量上返地面，如果上返高度低，可以從套管上部注水泥進(jìn)行固井。

6 效益評(píng)價(jià)

本年實(shí)施3井次，均取得了成功，為公司節(jié)省了一定的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)節(jié)約類效益計(jì)算公式：

經(jīng)濟(jì)效益=（1-30%）×分成系數(shù)×∑（原工藝技術(shù)消耗總額-新工藝技術(shù)消耗總額）

原工藝技術(shù)消耗總額=大修作業(yè)費(fèi)用=80萬/井次×3=240萬

新工藝技術(shù)消耗總額=3井次小修作業(yè)費(fèi)用=5.68萬+14.1萬+9.26萬=29.04萬

經(jīng)濟(jì)效益=（1-30%）×1×（240萬-29萬）=147.7萬

通過計(jì)算實(shí)施3井次共節(jié)省作業(yè)成本147.7萬元，縮短施工周期40天，避免了噪音干擾居民生活的問題發(fā)生。

7 結(jié)論

通過實(shí)施以上技術(shù)手段，提高水平井修井時(shí)效，節(jié)省了作業(yè)成本，探索了一套治理套管刺漏隱患井的成功經(jīng)驗(yàn)，為保障油氣井安全生產(chǎn)有著積極意義。為公司降本挖潛做出了一定貢獻(xiàn)，在今后的作業(yè)施工中具有廣泛的應(yīng)用前景。

【參考文獻(xiàn)】

【1】黃小蘭，劉建軍，楊春和，等.油田油水井套管損壞預(yù)測方法綜述[J].新疆石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（04）：50-54+7.

【2】劉均榮，于偉強(qiáng)，李榮強(qiáng).油田地?zé)豳Y源開發(fā)利用技術(shù)探討[J].中國石油勘探，2013，18（05）：68-73.