小套管固井工藝優化及應用

張賀敏

(中國石化華北分公司第二采油廠，寧夏 鹽池 751500)

隨著油田開發時間的延長，由于綜合含水上升、增產增注、腐蝕以及地質和工程技術等因素造成的套損井逐年增多［1］。以往的治理手段如座封隔采、水泥擠堵、套管補貼、取換套、側鉆大修等已不能完全滿足套損井治理的需要。2011年9月，中石化華北分公司第二采油廠開始在張天渠油田應用小套管技術，取得了成功。但實施后存在以下幾個方面的問題:1)施工設備要求修井機的提升系統安全負荷須在50 t以上［2］。2)施工工序比較多，工序為:起井內管柱→刮管→找漏→封堵射孔段→封堵漏點→鉆掃→刮管通井→下小套管→固井→試壓→測聲幅→射孔→投產投注(40.9%的井同時配合采取了酸化或壓裂等措施手段)。3)已投產井中有42.8%的井進行了重復射孔。4)施工周期長，平均單井施工周期為25.4 d。5)施工費用較高。針對以上問題，通過理論研究并結合張天渠油田油水井的實際套損情況，對小套管固井工藝進行了優化，2012年11月在HK30C井試驗取得了成功。2013年采取下小套管工藝的井均采用了優化后的工藝。截止2013年底，第二采油廠下小套管井已恢復水驅動用儲量54×104t，增加可采儲量9.9 ×104t，投入產出比1∶1.5，明顯節約了費用。

1 小套管固井工藝

該工藝是在原Φ139.7 mm套管破漏井中(注水井/油井)下入Φ101.6 mm/Φ114.3 mm無接箍套管(技術參數見表1［3］)，注入緩凝固井水泥漿，使水泥漿液面返至一定高度，將小套管上提一定高度，使水泥漿液面回落，再將小套管回插，最后候凝完井的套管修復完井技術［4］。固完井后將小套管內的灰塞進行鉆掃處理，射孔后(根據情況決定是否酸化或壓裂)進行投產投注。

表1 無接箍套管的技術參數

1.1 技術要求

張天渠油田各油水井均為Φ139.7 mm套管完井，考慮套損井通徑、采油工藝配套、套管技術指標(鋼級、外徑、壁厚、內徑、抗內壓、抗外擠)等因素，小套管固井在注水井上選用Φ101.6 mm無接箍套管，油井上選用Φ114.3 mm無接箍套管。處理井筒時擴徑要求在通井Φ118 mm以上，這樣才能保證生產層套管足夠的空間，達到下小套管的要求。通井管柱組合:Φ118 mm喇叭口+Φ101.6/Φ114.3 mm×20 m無接箍套管+油管。下入井的小套管要在阻流環以上400 m固井質量要求高的井段，每隔一根小套管螺旋焊接扶正塊，每圈焊4塊，每根焊4圈，厚0.02 cm，長10 cm，寬1.0 cm。為了平衡環空壓力，每下20根小套管，向套管內灌注保護液，嚴格控制小套管的下放速度，必須將每根小套管進行通徑處理并確保小套管完好下至設計位置(必要時可用小套管短接進行調整)。

2 工藝優化

為了縮短施工周期、降低作業費用、解決以往下小套管井存在的不足，對小套管固井工藝進行了專項研究，在理論研究基礎上結合張天渠油田特點制定了優化后的工序，在現場油水井進行實踐并取得成功。

2.1 找漏堵漏

對張天渠油田已施工下小套管的2口油井、6口水井進行分析總結［5］，發現其中3口井漏點多、漏失量大，在找漏過程中既耗時又費工，還會產生新的漏點，同時均采取了堵漏劑(清水、CMC、土粉、純堿和橡膠顆粒配制而成，或用聚丙烯酸鉀等配制而成)進行籠統堵漏，再加上水泥低壓擠注的辦法對漏點進行處理。而對于漏失量小、漏點少的井則直接采用了水泥低壓擠注的辦法對漏點進行處理。綜合分析以上各井發現其套漏點均在水泥返高面以上，張天渠油田各井水泥返高面均在1 500 m左右(油層200 m以上)。根據此共性特點，決定不再實施找堵漏工序，直接將小套管下深設計在生產層位以上水泥返高面以下。小套管下入深度一般設計在生產層位以上50 m左右，套漏點下部有需要永久封堵的射孔井段時，設計小套管下入深度時將裸露射孔井段作為套漏點進行綜合考慮。

2.2 保護生產層

為了防止在固井過程中水泥漿對生產層造成污染，決定在下小套管之前對生產層進行填砂保護。目前全部采用石英砂，填砂至射孔段20 m以上，以此來達到保護生產層的目的。

2.3 小套管下深

在優化之前各井小套管下深均下至射孔段以下，平均在射孔段下60多m，這樣就在生產層位(射孔井段)形成了雙層套管。由于小套管內徑的限制，射孔時只能采用槍型73的槍，彈型不管是用73彈還是89彈，射孔彈必須穿透雙層套管，而射孔彈的穿透力達不到這樣的要求，故前期施工井中有42.8%的井進行了二次射孔。鑒于此，本次優化將小套管下深設計至水泥返高面以下射孔井段以上(一般在射孔井段頂界50 m左右)位置［6］，此時不需要再進行射孔作業，既避免了小射孔彈穿透雙層套管穿透力不夠的局限，又節省了施工費用。

2.4 固井

為保證固井時水泥漿與原套管的膠結強度，水泥漿頂替到位后，將小套管上提2 m左右后下放插入式固井，帶壓關井24 h以上。水泥漿配方為:早強劑+降失水劑+促凝劑+干水泥。水泥漿密度要求控制在1.8～1.85 g/cm3，初始稠度≤20 BC，稠化時間控制在180 min內。之前幾口井水泥返高均要求返至地面，結合找堵漏經驗和小套管特性以及張天渠油田套損井自身特點，要求水泥返高比原來水泥返高，優化后，設計上一般要求水泥返高高出生產層位600 m左右。

2.5 施工工序及設備

通過以上各項優化，將小套管固井工藝施工工序優化為:起井內管柱→刮管通井→填砂→下小套管→固井→試壓→鉆掃沖砂→投產投注。對其施工設備的要求也大大降低，不再需要大修隊伍，一般的小修隊伍(修井機的提升系統安全負荷能達到40 t)就能勝任。

3 現場應用

3.1 HK30C 井

HK30C井是張天渠油田的一口注水井，2012年11月23日開始施工作業，起原井注水管柱;25日下填砂管柱進行填砂，砂面填至1 887.4 m(射孔井段1 908.5～1 910.5 m);26日下通井管柱進行通井;27日加工無接箍套管扶正塊;28日下Φ101.6 mm無接箍套管至1 885.18 m，固井。試壓，全井筒試壓10 MPa［7］，30 min壓降為0.1 MPa;29日鉆掃阻流環及水泥;12月1日全井筒試壓10 MPa，30 min壓降為0.1 MPa，3日下沖砂(注水)管柱，沖砂結束后上提管柱至注水管柱要求位置，交井開注。該井套損治理完開注后其對應井組的油井產液量上升，含水率下降，井組見效明顯。

3.2 HK17B 井

HK17B井是張天渠油田的一口采油井，2013年4月6日開始施工作業，起原井管桿;8日下通井管柱，洗井，填砂，砂面填至1 932.73 m(射孔井段1 972.0～1 974.0 m);10日加工無接箍套管扶正塊;11日下Φ114.3 mm無接箍套管至1 928.95 m;12日固井(水泥返高至生產層以上600 m);14日鉆掃阻流環及水泥，全井筒試壓15 MPa，30 min壓力不降，沖沙洗井;15日酸化，抽汲;17日完井交井。該井治理完恢復生產后，其日產液量由之前的19.00 t降至9.78 t，含水率由100%降至83.74%，日產油量由0.00 t升至 1.59 t，增油效果明顯。

4 結束語

1)小套管固井工藝優化后，施工成功率100%，平均單井施工周期縮短了15.5 d，平均單井作業費用節省17.6萬元，投入產出比為1∶1.5，經濟效益較高。通過對該工藝的優化，解決了小套管治理后投產投注時必須射孔、42.8%的井需要重復射孔的問題。

2)實施了小套管固井的油水井，形成了雙層組合套管，套管柱強度大大提高，延長了油水井使用壽命，可以實施補孔、酸化、壓裂等多項增產增注措施。

3)小套管固井工藝是治理套損井的重要手段，對盤活資產、完善井網、挖潛油藏、提高油田開發水平具有重要意義。

［1］王志平，何峰，陳平，等.小套管固井技術在吐哈油田套損井中應用［J］.內蒙古石油化工，2010，36(13):96－98.

［2］朱建林，陳軼群，秦小強，等.套管破漏井下小套管技術在胡狀油田應用［J］.承德石油高等專科學校學報，2011，13(4):13－16.

［3］吳奇.井下作業工程師手冊［M］.北京:石油工業出版社，2002.

［4］巨亞鋒，畢凱，王曉娥.安塞油田王窯區套損井治理技術研究［J］.內蒙古石油化工，2011，37(15):96－97.

［5］趙晶.小套管固井配套開采工藝［J］.內江科技，2013，34(1):103－103.

［6］唐海，周開吉，陳冀嵋.石油工程設計［M］.北京:石油工業出版社，2011.

［7］王懷明，劉延文.小套管二次固井工藝技術［J］.大慶石油地質與開發，2003，22(5):40－41.