油水井套管维修工艺技术研究

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  【摘要】随着我国各大油田油水套管损坏井数逐年的增加,套管损坏问题成为了石油工业中的棘手难题,给油田开采带来了巨大的经济损失,修井工作任务增加,造成大量资金的被动投入,破坏了油田的注水开采的平衡关系,制约着油田开发的调整。套管损坏一直是制约油田开发的主要因素,所以本文对套管损坏的原因、类型、检测、预防及修复进行了有针对性的分析。
  一、套管损坏危害分析
  大量套管井的产生,延长了油水井的非正常生产时间,增加了修井作业的大量成本,破坏了油水井注采井网的正常布局,同时也降低了油气的常量。特别是,当一口井出现破漏或错断后,往往会造成层系间串水,软化地底岩层,形成大范围的“浸水域”,引起相邻井套管成片的损坏。一口油水井报废之后,那就要再打更新井以維持生产状态。
  而由于过去对完井工作的概念缺乏完整系统的认识,对油水井做不到科学设计和合理施工,投产以后做不到科学的管理,致使地下各种矛盾交织,形成了反反复复的恶性循环。
  二、套管损坏分析
  1、井身因素
  主要包括套管设计强度不够、套管缺陷、井眼“狗腿度”超标,钻井过程中套管磨损、套管丝扣密封不严、水泥返高不够、固井质量差等。
  2、地层因素
  主要包括异常高压地层作用、地层沉降压实、地应力变化等。
  3、生产因素
  主要包括油层出砂、超高压压裂、热采、高压注水等。
  4、腐蚀因素
  套管腐蚀机理很复杂,常见的有电化学腐蚀、化学腐蚀、细菌腐蚀和氢脆,而最普遍的就是电化学腐蚀,即溶解氧、CO2和H2S引起的套管损坏。
  三、套管损坏类型分析
  套管损坏主要包括弯曲、缩径、错断、破裂、穿孔、渗漏。
  根据调研分析,在统计的68口套管损坏井中:
  弯曲变形类有5口属,占7.4%。
  缩径的有4口,占5.9%。
  套管破裂的有6口,占8.8%。
  套管错断的有6口,占8.8%。
  套管穿孔的有43口,占63.2%,是套管损坏的主要形式。
  套管渗漏的有3口,占4.4%。
  四、套管损坏检测分析
  目前检测方法中的电磁、超声波、涡流、机械电位、吸水剖面均是通过检测物理信号间接地判断套管的腐蚀及损坏情况,漏检和误检率较高。而以下有针对性的检测方法效果会更好。
  1)对于套管破裂和错断,传统的方法是铅膜打印。
  2)对于套管腐蚀,主要采用电、磁测井方法。
  3)对于套管缩径,主要采用多道井径仪测量井径的变化情况。
  4)对于套管弯曲,国内外某些油田采用测井斜和方位变化来解决,传统的方法是采用薄皮管验弯或根据起出的有关弯曲情况直接观察
  5)对于串漏,主要采用井温测井和下封隔器试压验漏。
  另外,新方法包括:超声波彩色井壁成像法、“鹰眼”摄像法、多臂井径测量法、速率陀螺测量法、磁法测壁厚法、垂直测井法、噪声测井法等。
  五、预防套管损坏措施
  根据多年经验,本文总结了以下的积极有效的措施。
  1)增加套管强度,提高抗挤抗压能力;
  2)优质的套管;
  3)合理的井身结构;
  4)适当降低注水压力;
  5)合理的压裂方案;
  6)化学防护措施;
  7)机械防护措施。
  六、套管损坏井修复分析
  1、机械整形
  套管整形基本采用机械整形法,包括胀管器整形、磨铣整形、顿击器扩径整形等。这种方法只适用于变形量较小的情况。
  2、化学修复
  化学修复工艺主要有爆炸整形、爆轰补贴、焊接扩径、化学堵漏等。爆炸整形适用范围比较广,对于椭圆变形、套管错断、错断口产生的弯曲变形及大井段、多点连续变形,都能通过爆炸整形工艺加以修复或大范围改善。爆轰补贴是指使用外径小于套管内径的金属无缝钢管作为补贴管,用炸药或火药在爆炸时释放的能量将衬贴管胀大并牢固地补贴到套管内壁上,形成双层或多层组合套管的工艺。而化学堵漏则是利用化学堵漏剂封堵套管腐蚀穿孔漏失和修复封固段套管变形破裂的方法。
  3、套管补贴技术
  膨胀管套管贴补技术是近几年兴起来的、对破损套管进行有效修复的一项技术,目前普遍采用的有实体膨胀管和波纹膨胀管两种,这两种技术各有所长,在国内各大油田都处于试验应用阶段。
  4、深部取套技术
  这种技术是治理错断、破裂、补漏的一种积极有效的手段,深部取套可以彻底地修复套管。
  结论
  造成油水井套管损坏的原因很多,但绝大多数套管损坏都是多种因素共同作用的结果,目前还没有十分有效的措施,因此预防工作更显其重要性。所以,优选套管、增加套管强度、采用合理的生产方案,在某种程度上可以有效地减缓套管损坏。
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