油水井小修作業(yè)取換套管技術(shù)研究與應(yīng)用

張延冰

（遼河油田冷家油田開發(fā)公司，遼寧盤錦124010）

1 引言

油井采用蒸汽吞吐開采方式時，生產(chǎn)時間較長，在高溫蒸汽、油層內(nèi)硫化氫及地表水電化學腐蝕等作用下，導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)方式進行治理，但費用高昂、耗時長，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

2.1 大修取換套管步驟

①搬上準備工作：安裝設(shè)備、立井架、接雙根等；②找漏：下封隔器實施套管找穿孔漏點；并確定穿孔位置；③打懸空水泥塞：井筒內(nèi)注懸空水泥塞，對油層實施封堵隔離；④損壞倒扣：利用轉(zhuǎn)盤對損壞套管倒扣，并取出損壞套管；⑤套管對接：下入新套管進行對接上扣；⑥試壓驗證：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完井驗收。

2.2 優(yōu)點

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

2.3 缺點

作業(yè)費用相當高昂，修井費用一般在80萬左右；施工周期長-大修從搬上準備到完井，一般約25天左右；受井場面積制約，且一些井場面積狹窄，井場條件復雜采油設(shè)備等，導致大修無法合理擺放鉆臺、鉆機。受周邊居民環(huán)境影響較大，大修作業(yè)產(chǎn)生噪音、震動大。易受周邊居民投訴，而發(fā)生經(jīng)濟補償。

3 小修修井工序特點

3.1 小修取換套管步驟

①施工準備：小修搬上，施工準備，開工驗收；②井筒找（驗）漏：進行井筒找漏，確定漏損位置。③油層封堵：下封隔器進行油層封堵，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識。④確定中和點：根據(jù)驗漏位置，得到倒扣深度，通過計算得到倒開中和點深度。⑤套管倒扣：上提中和點符合，同時施加扭矩。使用大修工具（大鉗、套管吊卡）與作業(yè)機錨頭配合---相當于鉆機鉆盤，倒扣旋轉(zhuǎn)，對上部損壞套管倒扣。⑥回接套管：下入完好套管，對魚頂進行沖洗干凈，旋轉(zhuǎn)上扣。⑦驗證：泵車清水試壓，驗證井筒密封性能。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

共實施3井次均取得成功。

3.3 優(yōu)點

作業(yè)費用較低，修井費用一般在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，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、震動小。不易對周邊居民造成干擾[2]。

3.4 缺點

起下作業(yè)效率相對低，只能單根起下作業(yè)；游動系統(tǒng)上提負荷較低（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施。

3.5 注意事項

①驗漏前進行循環(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。同時控制修井液泄露防止井場污染。②對漏點進行核實確認，確保位置準確，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，此時井口處于表層套管敞開狀態(tài)，嚴禁發(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驗證試壓：完井后對套管進行試壓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≤5m/min。

3.6 科技創(chuàng)新點

①井控安全技術(shù)：不用注灰塞形式進行封堵，利用封隔器對油層實施暫時性封堵，控制井內(nèi)壓力，減少磨灰塞作業(yè)工序，不污染油層，同時縮短施工時間；②套管定點倒開技術(shù)：根據(jù)封隔器卡點位置，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，在倒扣時封隔器為靜止狀態(tài)-無旋轉(zhuǎn)運動；③套管對接技術(shù)：通過下入新套管完成對接原井筒，確保整體井筒的完整性、可控性。通過套管試壓驗證套管的密封性能，保證達到投產(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，因有表層套管對井壁的保護，油層套管提出后井壁不會坍塌；在對接套管時因有表層套管的扶正作用。便于扶正對扣；②表套注灰井無法實施：因表套注灰后，油層套管與表套被水泥固死，無法實施套管旋轉(zhuǎn)倒扣；所以不能將損壞套管提出，無法實施更換；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，不能大負荷解卡，當提升負荷大于額定負荷（400kN）不能施工。

4 套管穿孔原因分析

①機械類損壞：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，油層套管在抽油機負荷交替變載情況下，上下發(fā)生蠕動，硬質(zhì)材料在油層套管及表層套管間做相對上下運動，對該點形成機械擠壓、切削。造成穿孔形成，同時該井在作業(yè)機過程受管柱符合交變作用上下竄動距離較大，更加大了機械磨損的程度。②電化學腐蝕冷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，形成鹽類點解液體，對套管金屬材料形成腐蝕。

5 預(yù)防穿孔措施

①完井時油層套管上提預(yù)應(yīng)力，減小井口因復合變動發(fā)生蠕動范圍，減少與表層套管相對運動距離。②嚴禁修井工具、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）在套管蠕動過程發(fā)生的切削進尺、擠壓動作。③在固井時，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行固井。

6 效益評價

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

經(jīng)濟效益=(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)費用=5.68萬+14.1萬+9.26萬=29.04萬

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

通過計算實施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

通過實施以上技術(shù)手段，提高水平井修井時效，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，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，在今后的作業(yè)施工中具有廣泛的應(yīng)用前景。