M油田套損井檢測修復技術及治理方案

＊那 宇

（中海油能源發展股份有限公司 北京 100027）

在鉆井和采油過程中，套管起著十分關鍵的作用，套管的耐用程度直接關系到油田能否長期穩定高產。套管損壞容易造成井壁坍塌、井筒腐蝕破壞、油氣泄漏、注采井網失調等問題，同時無法正常獲取動態監測資料，導致油田管理費用增加，對油田穩產和高效開發產生很大程度的影響[1]。

式中,Y為奧氏體含量(%),X為N含量(%).當奧氏體與鐵素體兩相比例接近1∶1時,雙相不銹鋼可以獲得最佳的綜合性能[6-8].將Y=50代入式(5)可求解出X=0.154 5,即1.545%.因此,當N含量為1.545%時,Fe-21Cr-3Ni-1Mo-N雙相不銹鋼組織狀態最佳.

M油田開發年代較早，隨著M油田勘探開發的不斷深入，套管發生損壞與變形情況越來越嚴重，損壞變形程度越來越深，嚴重制約M油田未來發展，因此需要對目標油田套管損壞與變形問題開展技術攻關。

從以上數據分析可見，若息稅前利潤率高于負債利息率，企業可利用財務杠桿效應使普通股股東獲得超出息稅前利潤率的超額利潤，從而取得良好的理財效果。

M油田套管損壞與變形主要面臨油田區塊地質構造地層因素復雜、損壞變形程度形態等各異、多種套管損壞變形因素交叉等難題。針對現存問題，本文對M油田套損類型、影響因素進行研究，并針對M油田實際情況提出適合的修復檢測技術和治理方案。

1.M油田套損井統計分析

M油田目的區塊地質構造復雜，套管損壞變形井數多，截至目前已掌握套管損壞變形井的數據資料，發現完井年限超過10年的近50%。受當時鉆完井技術及多年生產過程出現的地質、腐蝕等因素影響，大大增加了套管損壞變形研究的復雜性，嚴重制約了M油田油氣生產。

2.M油田套管損傷類型

套管損壞主要包括套管變形、破裂和密封性破壞三種類型[2]。通過對M油田現存發生套管損壞變形井類型統計來看，套損套變類型主要為變形、漏失及遇阻。其中套損類型以變形為主，占比42%，其次為套管漏失及工程作業時下放鉆具遇阻分別占比25%和33%，根據目前掌握資料暫時無法判斷損壞類型。

3.M油田套管損壞變形機理研究

(1)鹽膏層蠕變

①找漏。推薦采取MIT（多臂井徑）＋MTT（電磁測厚）方式探測漏點位置，并用機械找漏方式輔助驗證。②堵漏。推薦采取LHD藥劑對漏點進行封堵，步驟如下所示。

圖1 已確定套損套變處巖性統計

圖2 套管破漏井修復工序

(2)地層高壓

（5）取換套技術。取換套管是治理水泥返高以上套損井的有效手段之一[10]。其主要原理是取出已破損套管，再下入新的套管，進而對井筒進行修復。在取換套管施工中，受套管腐蝕、地層坍塌等因素影響，易出現套管倒散、丟魚等工程事故。

（2）磨銑、鍛銑整形技術。磨銑整形是使用銑錐、銑柱等工具，依靠磨銑的方式來打通變形套管內部的通道，將變形后的套管擴徑至需要的尺寸。鍛銑整形是將套管鍛銑器下入至套損點以上位置，循環、旋轉切割該位置套管，割斷套管后，刀片張開至最大，加鉆壓用刀腹合金磨銑至套損點以下，適用范圍更廣。

(3)腐蝕因素

套管損傷檢測技術主要包括機械找漏技術、超聲波測井技術、井徑成像技術（MIT）、以及電磁探傷測井技術（MTT）。機械找漏技術是利用封隔器單封或雙封，通過二分法試壓的手段確定套管漏點位置[3]。超聲波測井技術是利用聲波在不同介質中傳播速度的差異，測量套管內徑、壁厚和固井質量[4]。井徑成像技術是利用多臂井徑成像技術或光纖井徑成像技術，確定套管內壁出現的破損、穿孔、斷裂、變形等損傷情況[5]。通過電磁探傷測井技術可以確定套管壁厚、內外壁金屬損失率情況及水泥環完整度[6]。

綜合以上數據進行分析，得出以下結論：①M油田目的區塊15口井中，1～6號井屬于中等腐蝕井，7～14號井屬于嚴重腐蝕井，15號井為輕微腐蝕井；②M油田目的區塊地層流體及儲層流體含有較高濃度的二氧化碳及硫化物等腐蝕性氣體，油田區塊屬于CO2/H2S/O2高礦化度耦合環境，油田套管腐蝕情況嚴重。

(4)固井質量

①水泥環完整性。由于固井質量差，導致水泥環缺失，進而造成套管外壁與水泥環之間產生環狀間隙，從而使套管受到不均勻力，造成套損。②水泥環特性。由于非均勻地應力的作用，井眼一般為橢圓形，固井完成后套管外的水泥環也為橢圓形。采用有限元方法對橢圓形水泥環作用下套管應力分布進行求解。結果表明由于井眼形狀不規則導致水泥環薄弱處套管出現擠壓變形破壞。③套管偏心。鹽膏層中井眼條件復雜，埋深較深、井斜角較大，易導致套管偏心，致使凝固后的水泥環厚度在井眼圓周上出現差異，套管外壁水泥環厚度不均勻。在非均勻地應力條件下，使套管產生較大的應力，導致套管在偏心方向產生擠壓破壞。

4.套管損傷檢測技術

通過對M油田目的區塊15口井腐蝕環境進行分析，得出以下數據：①1～6號井中含有高濃度CO2和Cl離子，CO2分壓為5.6～28.20 PSI，Cl離子濃度為168953 mg/L；②7～14號井石油中含有H2S，其占比為0.6%～4.4%不等，其中7～12號井H2S分壓為0～118.1 PSI，CO2分壓為91.5～219.2 PSI，Cl離子濃度為149413mg/L，12～14號井H2S分壓為15.8～58.5 PSI，CO2分壓為90.5～187.3 PSI，Cl離子濃度為145409mg/L；③相比之下15號井石油中H2S占比僅為0%～0.4%，H2S分壓為0，CO2分壓為3.6～32 PSI，Cl離子濃度為139552mg/L。

(2)對各偏好矩陣進行一致性和群體一致性檢驗與調整，偏好矩陣的具體構造規則、一致性檢驗與調整方法、群體一致性檢驗與調整方法請參見文獻[14]；

在電氣工程的節能設計過程中，只有采取以下節能措施時，供電系統和配電系統才能同時實現節能效果：電源設計過程和配電系統要求盡可能簡單和可靠，在設計階段避免出現過多的配電級數。原則上，同一電壓系統的配電原則不應超過兩個等級。在低壓時原則上不應超過三級，同時三級電力負荷不允許超過四級。在節能設計過程中，電網系統的變壓器必須通過相應的技術手段深入電力負荷中心，通過縮短電源線的半徑以有效地減少傳輸損耗。因此，這就要求國家電網的地方供電公司要科學合理地設計供電線路，合理規劃相關供電線路，避免出現線路重疊，為節能提供基礎支撐。

5.套管損壞變形修復技術

（1）機械整形技術。使用梨形脹管器、偏心輥整形器等工具，依靠擠脹的方式來恢復套管內通徑尺寸。梨形脹管器利用鉆具本身的重量或下擊施加的沖擊力迫使工具的錐形頭部，楔入變形套管部位進行擠脹，以恢復其內通徑尺寸；偏心輥整形器利用工具本身的偏心外徑差，在套管變形處旋轉，對變形部位進行擠脹和輥壓，使變形段逐漸復[7]。

在唐小果的想象中，糖人國不應該到處都是糖嗎？房屋、墻壁、燈泡、地板，甚至連植物都應當是糖做成的……可這里反差也太大了吧！

分布式能源行業能效高、低排放、技術密集決定了其投資高，再加上承擔園區供熱管網建設，以及主要設備燃機屬高端制造業，國產化進程有待時日，行業投資高于燃煤發電。

（4）套管補貼技術。套管補貼技術主要包括波紋管補貼技術與液壓脹管補貼技術。其原理是將補貼管下至套損位置，通過膨脹頭擠壓補貼管，最終將補貼管貼在套管壁上，完成套損治理[9]。

（3）化學封堵技術。化學封堵技術是從地面通過井筒向套管漏點注入化學堵劑，在套管漏失點外環空與地層之間形成低滲透高抗壓的水泥環，從而達到封堵套漏，重建井筒完整性[8]。針對M油田實際情況，推薦采用LHD封堵劑對套管破漏井進行封堵。

M油田含水鹽膏層易產生滲析作用和高水頭區域，導致孔隙流體壓力高于靜水壓力，形成異常高壓區域。在異常高壓區域，套管所受等效應力隨高壓地層深度增加不斷升高，且出現應力集中現象，進而造成套管發生變形，地層高壓是M油田套管破壞的主要原因之一。

6.M油田套損井治理方案

M油田的套損形式主要是套管破漏和變形，損傷程度不重。針對這兩種情況，推薦兩套治理方案。

(1)套管破漏井

套管破漏井直觀表現為井下工具能正常起下，但套管異常漏失、試壓無法穩壓。產生的主要原因是腐蝕氣體腐蝕，這類井只要采取措施找到并封堵破漏位置即可。

M油田區塊分布有廣泛的鹽膏層地層，部分鹽膏層厚度達800m，巨厚鹽膏層帶來嚴重的井壁穩定、鹽膏層蠕變問題。在鉆完井后套管占據了原有巖層，此時鹽巖層會發生蠕動、變形現象，套管由于阻礙其運動，受到鹽巖層施加的外擠載荷，導致套管產生變形，當套管所受載荷大于其擠壓強度時，套管遭到損壞。除此之外在鹽巖層段鉆井過程中，極易造成井眼擴大，對現確定的已套損處地層統計分析得出（圖1），近90%的套損都發生在硬厚鹽膏層地層。巨厚鹽膏層蠕變是造成M油田區塊地層套管變形擠毀的主要因素。

(2)套管變形井

套管變形井直觀表現為井下工具起下遇阻卡，套管可能存在異常漏失或試壓無法穩壓。產生的主要原因是鹽膏層地層蠕變。這類井需要先打通套管內通道，采取措施修復變形位置，如果修復后套管破漏，需要封堵破漏位置。

B廠對沖燃燒鍋爐在660MW工況下運行，末級過熱器及末級再熱器管壁中間位置超溫嚴重，限制主汽溫度和再熱汽溫達設計值。對沖燃燒鍋爐，不存在爐膛出口的煙氣“殘余旋轉”。結合對沖爐熱力計算理論分析，爐膛出口沿寬度方向上的屏底溫度差異，會造成過熱器和再熱器受熱面在爐膛寬度方向上吸熱不均，引起局部受熱面超溫。

①套管內打通道。推薦采取機械、液壓脹管方式嘗試恢復套管內徑，若無法實現，采取銑錐＋銑柱磨銑變形段套管的方式恢復內徑。②漏點封堵。推薦采取套管補貼或封隔器卡封方式進行封堵，步驟如圖3所示。

圖3 套管變形井修復工序

(3)修復效果評價

對已修復的套損井進行試壓作業檢測修復效果。針對套管破漏井自下而上進行壓力測試，持續穩定施壓30min，壓降不超過0.5MPa，說明套管修復成功；針對套管變形井，先使用測徑儀進行測試，若順利通過說明套管整形效果良好，再對其進行壓力測試，評價標準與套管破漏井相同。

7.結論

（1）套管對油田能否高效開發起著至關重要的作用，套管損壞會造成井壁坍塌、井筒腐蝕破壞、油氣泄漏、注采井網失調等問題，同時無法準確獲取地層資料，直接影響油田經濟效益。（2）M油田開發時間較長，套管損傷變形嚴重。研究發現M油田目的區塊存在大塊巨厚鹽膏層，部分鹽膏層厚度達800m，鹽膏層蠕變對套管產生擠壓力導致套管變形，目的井群有近90%套損發生在鹽膏層，是M油田套損主要原因。由于地層高壓產生應力集中現象，致使套管產生嚴重彎曲形變；受腐蝕性氣體侵蝕，套管發生腐蝕破漏，統計發現目的井群超過50%處于嚴重腐蝕環境。此外，固井質量差也是M油田套損主要因素之一。（3）針對M油田套管損傷變形現狀，結合井下團隊現場實際作業能力，推薦機械找漏、超聲波測井、井徑成像以及電磁探傷測井等套損檢測技術；優選出機械整形、化學封堵、套管補貼以及取換套等套管修復技術。（4）針對M油田套管破漏井和套管變形井提出了合理的治理方案，并通過試壓作業對其修復效果進行評價，在持續施壓30min條件下，若壓降不超過0.5MPa，說明套管修復效果良好。（5）套管損傷是每一個油田無法避免的問題，采用正確、適合的方法對損傷套管進行修復，可以有效降低成本，提高油氣產量和經濟利益，本文針對M油田套管損傷問題提出的技術方法以及治理方案對油氣田開發具有一定的指導意義。