套管損壞的原因分析及修復(fù)技術(shù)

李智勇

摘要：隨著勘探開發(fā)的不斷深入，油田老區(qū)套管損壞情況日趨嚴(yán)重，套損井?dāng)?shù)量呈逐年遞增趨勢，嚴(yán)重影響了老油田穩(wěn)產(chǎn)。本文通對油田套損原因分析，調(diào)研相應(yīng)的特色修復(fù)技術(shù)，為下步套管損壞的治理與預(yù)防提供了合理的建議。

關(guān)鍵詞：套管損壞;油田穩(wěn)產(chǎn);原因分析;特色技術(shù)

引言

隨著開發(fā)的不斷深入，在熱應(yīng)力、地應(yīng)力等多重因素影響下，套管變形、腐蝕穿孔等問題日益突出，套管損壞，嚴(yán)重影響了油田穩(wěn)產(chǎn)，因此開展套損原因分析及修復(fù)技術(shù)調(diào)研迫在眉睫，通過分析發(fā)下，液壓整形技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)套損井的簡單修復(fù)，液壓解卡技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)通道堵塞的井

1 套損原因分析

套管損壞的原因有很多，總體可以分為四類：地質(zhì)因素、工程因素、腐蝕因素、井身因素，其中整裝油田以地層出砂為主，斷塊油藏以腐蝕為主，熱采注氣，固井質(zhì)量差，套管年限長，作業(yè)次數(shù)多，儲層改造措施復(fù)雜也是套損的主要原因。

在多輪次蒸汽吞吐采油過程中，套管承受高溫、高壓引起的交變熱應(yīng)力負(fù)荷影響。注蒸汽時(shí)，高溫引起套管熱脹伸長，造成局部塑性變形;停注時(shí)套管收縮引起塑性變形部位結(jié)構(gòu)損傷?？梢姼邷刈⑵麑?dǎo)致了套管損壞。

1.1熱應(yīng)力是熱采井套損的主要影響因素

高溫注汽使全井段的套管熱應(yīng)力達(dá)到375MPa，超過了N80套管的許用應(yīng)力（352MPa）。在局部區(qū)域套管的溫度達(dá)到270℃以上、熱應(yīng)力高達(dá)545MPa～800MPa，接近或超過了N80套管的屈服極限（552-655MPa）和P110套管屈服極758-965MPa使套管破壞。

1.2地應(yīng)力變化是熱采井套管損壞的主要原因

注汽、出砂造成地層虧空嚴(yán)重甚至形成坍塌，從而引起井筒周圍地應(yīng)力場發(fā)生改變，導(dǎo)致油層段的套管應(yīng)力增大到451MPa、空洞區(qū)域的套管應(yīng)力可達(dá)530MPa以上，使油層附近局部區(qū)域的套管膨脹伸縮，產(chǎn)生嚴(yán)重的彎曲錯(cuò)斷。

1.3熱采封隔器卡瓦對套管壁的局部傷害

卡瓦對套管壁局部存在明顯的傷害，卡瓦牙嵌入套管壁深度1mm以上，套管局部產(chǎn)生的塑性變形約5mm。

1.4注汽對射孔段套管的局部傷害

注汽管柱尾部在注汽時(shí)對油層套管形成強(qiáng)大的沖刷磨損傷害。

2 套管損壞修復(fù)技術(shù)

2.1套管檢測技術(shù)分析

目前套管檢測主要以經(jīng)濟(jì)性為主導(dǎo)的封隔器找漏和鉛印為主檢測方法;中子測井、多臂井徑測井等快速測井發(fā)展較快，井下電視和電磁探傷應(yīng)用有限。

2.2特色套管修復(fù)技術(shù)

2.2.1液壓變徑整形技術(shù)

實(shí)現(xiàn)輕度套變井的快速治理，但需要明確其適用范圍。采用變徑滾壓技術(shù)，整形器由數(shù)百個(gè)變徑鋼球按一定的規(guī)律排列，對套管內(nèi)壁進(jìn)行滾壓，脹頭直徑自動增加到預(yù)先設(shè)定的尺寸，將套管徹底恢復(fù)到原有的通徑。不但套管不受損壞，反而會增強(qiáng)套管。

液壓整形工藝特點(diǎn)：1）整形通徑：單次整形通徑（6-10mm），5-1/2″套管內(nèi)徑恢復(fù)到114～118mm;7″套恢復(fù)到146～158mm;2）可處理任意長度的多點(diǎn)套變，尤其適于套縮治理，安全性高，成果率高。3）施工簡單，對修井設(shè)備、井場要求低，小修即可實(shí)施。4）滾壓整形可提高修復(fù)強(qiáng)度。

針對部分油井使用的套管是厚壁N80、TP、BE級別的高強(qiáng)度套管內(nèi)經(jīng)較小，目前使用的液壓整形器直徑較大、錨定器無法錨定，無法進(jìn)行整形施工。高強(qiáng)度套管施工難度大成功率低，可使用多級合金鋼整形器，整形效果良好。

2.2.2套損卡管柱解卡打撈技術(shù)

液壓增力解卡打撈技術(shù)主要針對小修作業(yè)機(jī)提拉負(fù)荷有限，難以正常解卡的而研發(fā)的油水井解卡打撈技術(shù)。

該技術(shù)通過水泥車地面打壓，解卡工具在井下產(chǎn)生巨大提拉力，不依賴于修井機(jī)的提拉負(fù)荷，將被卡管柱實(shí)施解卡，具有解卡力大、修井速度快、施工工序簡單的特點(diǎn)，小修、大修均可配合實(shí)施。該技術(shù)改變了打撈管柱的受力方式，由常規(guī)解卡小修設(shè)備能提供的最大拉力30噸增加到85噸;錨瓦采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，接觸套管面積大，不會對套管產(chǎn)生損壞;通過地面壓力可控制液壓解卡裝置提升力，對井下卡點(diǎn)進(jìn)行直接舉升。

目前液壓解卡，隔熱管卡施工成功率較高，但是抽油管柱受現(xiàn)場卡點(diǎn)倒扣操作影響，液壓解卡工具離卡點(diǎn)較遠(yuǎn)，成功率較低，可配合定點(diǎn)切割工具在卡點(diǎn)附近切割后再實(shí)施液壓解卡，水平井解卡受井身結(jié)構(gòu)的制約，打撈效率和成功率較低，各大油田均沒有技術(shù)突破。

2.2.3膨脹管技術(shù)，實(shí)現(xiàn)修套、封堵和防砂

利用金屬材料具有塑性變形的特性，通過脹頭，施加外力，使加固管整體膨脹，緊貼于套管內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)錨定與密封。解決了常規(guī)加固技術(shù)加固密封段短、錨定力小、加固后通徑小的問題。

膨脹套管補(bǔ)貼工藝特點(diǎn)：膨脹管技術(shù)進(jìn)行套損井修復(fù)、堵水及層系封堵：1）密封承壓效果好、封堵井段通徑大，2）不影響泵掛的下入深度;3）施工工藝簡單、可靠性高、有效期長;4）可重新射孔，實(shí)現(xiàn)完全或部分打開。

3結(jié)論及認(rèn)識

套損井的預(yù)防是一項(xiàng)綜合性的工程，它涉及到鉆井施工、完井工藝、作業(yè)工藝、注氣工藝、采油管理等，無論哪一項(xiàng)工藝把關(guān)不好或工藝配套技術(shù)不完善，都將影響套管的使用壽命。因此要從鉆井開始，采取全方位、全過程的套損預(yù)防措施，最大限度地保護(hù)好套管，液壓變徑整形技術(shù)可以取代大修設(shè)備的機(jī)械整形，實(shí)現(xiàn)套管整形，液壓增力解卡技術(shù)可以提高小修解卡成功率，緩解大修工作量，膨脹管補(bǔ)貼技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)套損井的低成本治理，保持注采井網(wǎng)的完整性。

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