油水井小修作業取換套管技術研究與應用

張延冰

【摘 要】油水井經過常年生產，一直處于高溫、硫化氫、地表水腐蝕環境下，極易導致固井段以上套穿孔，給油田安全生產帶來嚴重隱患。以往一般采用大修作業方式實施更換套管作業，論文探索利用小修作業的方式實施對損壞套管進行更換，這對提高油井的井筒完好性、消除安全隱患，節省作業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.

【關鍵詞】油水井；小修作業；取換套管

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

【中圖分類號】TE144 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）07-0139-02

1 引言

油井采用蒸汽吞吐開采方式時，生產時間較長，在高溫蒸汽、油層內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，易發生油氣泄露現象，極易導致環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。通常利用大修作業方式進行治理，但費用高昂、耗時長，因此探索利用小修作業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：井筒內注懸空水泥塞，對油層實施封堵隔離；④損壞倒扣：利用轉盤對損壞套管倒扣，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 優點

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

2.3 缺點

作業費用相當高昂，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備等，導致大修無法合理擺放鉆臺、鉆機。受周邊居民環境影響較大，大修作業產生噪音、震動大。易受周邊居民投訴，而發生經濟補償。

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）與作業機錨頭配合---相當于鉆機鉆盤，倒扣旋轉，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 應用情況

共實施3井次均取得成功。

3.3 優點

作業費用較低，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，小修作業不用鉆臺，不用泥漿泵，井架高度低（18-21米），較大修作業所需場地及空間要小得多，可滿足小井場施工。受周邊居民環境影響較小，作業產生噪音、震動小。不易對周邊居民造成干擾[2]。

3.4 缺點

起下作業效率相對低，只能單根起下作業；游動系統上提負荷較低（小于400kN），適合淺井作業；套管倒扣無旋轉設備轉盤等，需要借助錨頭及管鉗配合實施。

3.5 注意事項

①驗漏前進行循環系統試壓（21MPa），穩壓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，嚴禁發生井下落物事件，易造成卡管柱現象；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 科技創新點

①井控安全技術：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，控制井內壓力，減少磨灰塞作業工序，不污染油層，同時縮短施工時間；②套管定點倒開技術：根據封隔器卡點位置，結合在倒扣過程中觀察封隔器中心管的旋轉狀態，確定倒開套管深度，在倒扣時封隔器為靜止狀態-無旋轉運動；③套管對接技術：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，保證達到投產要求。

3.7 技術局限性

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，無法實施套管旋轉倒扣；所以不能將損壞套管提出，無法實施更換；③ 小修作業井架及提升系統額定符合較小，一旦遇有卡鉆現象，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，該類油井井內經測量不含有硫化氫，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空中存在硬質材料，油層套管在抽油機負荷交替變載情況下，上下發生蠕動，硬質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：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，地勢低洼，表層套管內沒有水泥固井，表層套管內常年積水，且該地區為鹽堿類土壤，形成鹽類點解液體，對套管金屬材料形成腐蝕。

5 預防穿孔措施

① 完井時油層套管上提預應力，減小井口因復合變動發生蠕動范圍，減少與表層套管相對運動距離。② 嚴禁修井工具、硬質材料掉落兩層套管環空中，防止發生硬質材料（鉗牙、撈錨滑塊、卡瓦）在套管蠕動過程發生的切削進尺、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，為公司節省了一定的經濟效益。根據節約類效益計算公式：

經濟效益=（1-30%）×分成系數×∑（原工藝技術消耗總額-新工藝技術消耗總額）

原工藝技術消耗總額=大修作業費用=80萬/井次×3=240萬

新工藝技術消耗總額=3井次小修作業費用=5.68萬+14.1萬+9.26萬=29.04萬

經濟效益=（1-30%）×1×（240萬-29萬）=147.7萬

通過計算實施3井次共節省作業成本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生。

7 結論

通過實施以上技術手段，提高水平井修井時效，節省了作業成本，探索了一套治理套管刺漏隱患井的成功經驗，為保障油氣井安全生產有著積極意義。為公司降本挖潛做出了一定貢獻，在今后的作業施工中具有廣泛的應用前景。

【參考文獻】

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

【2】劉均榮，于偉強，李榮強.油田地熱資源開發利用技術探討[J].中國石油勘探，2013，18（05）：68-73.