油水井套管损坏综合治理工艺研究
摘要: 已经进入开发中后期,油井含水不断上升,井筒状况日趋恶化,油田套损井逐年增多,造成油井产能非正常损失严重,严重影响了油田开发效果。结合油田生产现状,简要分析了套损井产生原因,总结了近年来套损井治理工艺技术及效果,明确了套损井防治思路,为油田套损井治理提供了经验。

套损井治理在恢复老油田稳产基础和提高老油田综合经济效益方面的作用和意义,但受成本紧张等多种因素影响,一直以来套损井治理工作零散运行,没有形成系统化和规模化,一些修井难度大、修井费用高的套损井得不到治理,套损井逐年增加的趋势未能得到有效控制。为此,油田公司从近年开始把套损井综合治理作为采油工程系统的重点工作之一,进行统一部署实施,在充分调研现状的基础上,有重点有选择地系统开展了套损井综合治理工作,扩大了治理范围,形成了规模效益。在治理过程中,不断深化套损机理研究,完善套管保护技术规范,形成了套损井修复技术系列,初步实现了套损井治理工作的良性循环。

1油田套损原因分析

1.1 稠油热采导致套损

稠油热采油藏的代表区域有曙一区。其主要特征是岩性复杂,原油粘度高,油层埋藏深度浅。这些稠油热采井在多轮次注蒸汽吞吐采油过程中,套管承受高温、高压引起的交变热应力负荷的影响.注蒸汽时,蒸汽温度高达300-350℃,引起套管热胀伸长超过其极限载荷值,造成局部塑性变形;在停止注汽的冷却过程中,套管收缩可引起塑性变形部位的结构损伤。该区域套损井的套损部位发生在热采封隔器附近及以下位置。

1.2 材质及固井质量影响

套管木身存在微孔、微缝,螺纹不符合要求,抗剪、抗拉强度低等质量问题,在完井后的长期注采过程中,慢慢出现套损现象。固井方面存在钻井井眼不规则、井斜、固井水泥不达标、水泥与岩壁胶结固化不好、注水泥后套管拉抑载荷过大或过小等问题,都将影响固井质量,而固井质量的优劣将直接影响套管完井的质量与寿命。

1.3 射孔造成的损坏

射孔造成套损的主要原因有3种:一是出现答外水泥环的破裂,甚至出现套管破裂现象,特别是无枪身射孔对套损程度更大;二是射孔时,深度误差过大或者误射,这对于二次、三次加密井的薄互层尤为重要。误将薄层中的隔层泥岩、页岩射穿,将会使泥臾岩受注入水侵蚀膨胀,导致地应力变化,最终使套管损坏;三是射孔密度选择不当,将会影响套管强

度。

1.4 地层出砂是造成套管变形的最主要因素

在砂岩储层河流相、冲积扇相沉积中,地层发育良好,并且其渗透性很强。由于石油的开采量越来越大,导致周边容易出现空洞,一旦油层上层大量地开采石油后导致覆岩层容易变形,久而久之就会引起塌方形成拱洞,这样容易致使石油套管出现弯曲错断。

1.5 作业施工对套管的破坏

(1)在对大型的防砂油管的丝扣作业时,由于丝扣的漏失导致其对油管的伤害很大,所有致使石油套管受到破损。 (3)套铣和磨铣作业也是油层管套破损的因素之一。在套铣磨铣施工过程中,其工具需要一定的钻速和钻压,使得套铣头、磨鞋在作业过程中容易发生径向位移,从而造成套、磨铣工具与油层套管内壁反复削磨而引起变形,甚至开窗。

1.6 注水造成套损

注入水挤入油层顶部或底部的泥岩层中,使蒙脱石水化膨胀,同时泥岩层原生裂纹、裂缝被压开,由于水楔作用而形成对套管的挤压力,伴随着井壁上的应力集中挤坏套管。当注入水进入断层或地层破碎带以后,使胶结物质水化,导致断层或破碎带复活,地层错动而挤坏套管。对低渗透油田实施高压注水时,注水井的压力逐步上升,造成局部应力增高,在泥质含量高的层,将使泥岩产生位移、变形和膨胀导致套损

2治理套损井的工艺措施

2.1小套管固井技术的应用

悬挂小套管技术。利用套管悬挂装置将小套管下入需加固的井段,坐封丢手后,再注入水泥浆封固小套管与原套管的环空,待水泥浆固结后,钻掉多余水泥塞,使套管内重新形成一个坚固的通道。适用于套管开窗井、老井加深井、长井段套损井,

小套管固井修套技术的优势:(1)极强的抵抗挤毁的能力。小套管固井主要是通过双层组合套管来实现的,根据相关数据显示,要想发挥出小套管固井的超强抵抗能力以及其性能,在选择品种过程中,就需要选择合适的双层组合的套管。这样就可以在高压和高蠕动的地层中,有效地防止了套管被破坏的可能性。(2)超强的封堵能力。采用化学式进行封堵,这样可以减少套管的破损和失漏。在封堵过程中,该距离应该从套管的破损点开始直至油层内部3米左右,这样才能提高封堵的效果。

2.2套管内侧钻工艺技术

在实践过程中,在老井管套损坏的位置上,以某个位置开窗,将配套钻具组合经过窗口将新的井眼钻出,钻深要达到预定的深度,然后在将管固井技术应用;该技术一般在油层管套损坏严重时应用,且在上述修套方法不能修复的井下应用。

2.3套管补贴工艺技术

(1)对于破损严重的套管可以采用特制的钢管对其进行修复,然后利用机械的力量对特制钢管紧密地贴附在套管上,可以有效地封堵。(2)技术参数。套管的破损洞眼的直径要不能超过75毫米;裂缝的长和宽的长度应小于600毫米×12毫米;而补贴的长度不能超过20米;(3)由于适合井况的情况比较多,根据现阶段关于补贴的工艺技术的相关事宜来看,该技术的发展程度越来越深,其已达到可以不断地向外推广的要求,尤其是在套管的修复补贴和调整补贴的工程上更为适用。

2.4提高套管抗挤压强度

完井采用高钢级、大壁厚的套管对容易发生变形的岩层段。普通套管难以承受不均匀地应力的挤压。在传统保守设计套管抗挤强度时采用上覆岩层压力来确定套管抗最大外挤力。事实上证明用这种方法确定最大外挤力是不合适的。应采用泥页岩蠕变形成不均匀“等效外挤应力”作为套管最大抗挤压强度。因此,油田开发前要准确测定地应力值,选择合适的套管等级和壁厚。在易发生套管损坏岩层段下双层组合套管。

2.6套管漏失封堵技术

针对套管漏失井漏失严重,不能在漏失井段套管周围形成有效防护墙的问题,采用了具有一定膨胀性能的堵漏剂,采取大颗粒封堵大孔道、间歇封堵的封堵工艺,较好地解决了堵漏效果差的问题。丰富了-触变水泥堵剂、ND系列型炮眼封堵剂、GSY高水膨胀剂等多类型堵漏剂。结合触变性水泥独特的流变学特性,实现了套管堵漏触变性水泥施工堵冲一体化,达到了不留塞的目的;引用Y531压裂封隔器,实现了长井段、多层射孔井的封堵和选层封堵。

上部套管漏失主要是由于腐蚀造成的,因此在生产上必须从防止腐蚀人手保护套管,减少漏失的发生。采用环空保护技术提高套管使用寿命:环空保护与软密封隔离技术是一种用于注水井环空防腐的保护技术。它是在油套环空的水中加入保护剂,抑制细菌的繁殖,减轻腐蚀,同时在环套空间下部加入软密封隔离塞,使保护液与注入水隔离,它的作用类似于封隔器,且不受套管变形限制。该技术可用于所有的合注井和分层注水井,特别是套管变形的合注井。

钻井完井时,提高水泥浆上返液面,加强固井质量。针对套管漏失主要发生在套管未固井井段上部的现状,完井时可考虑提高水泥环上返高度至地面,并采取措施保证固井质量,达到水泥浆硬化后在套管周围形成一圈致密连续的水泥环。

3结语

随着油田开发的深人,套管腐蚀逐渐加重,对油田生产造成较大影响,加强开展套损防治工作是老油田稳产的当务之急。对于已经套破的井,要及时进行治理,尤其是采用常规工艺技术效果逐渐变差或者无效的井,要积极开展新工艺技术试验,解决治理难题。套损井治理是一项综合工程,要加强工程与地质以及科研与生产的深度结合。

参考文献:

[1] 于瑞,郭辉.老油田套损井治理实践与技术研究[J].化工管理.2019(35).239-240