油气开采离不开井筒, 井筒完整性对于油气井的安全生产意义重大。一旦破坏了油气井的完整性, 例如层间窜流, 就极有可能会导致灾难性的后果。辽河油田以稠油为主, 蒸汽驱、蒸汽吞吐、火烧油层等热力采油技术近年来发展成熟, 成功应用于辽河油田各稠油区块的开发。但由于热力采油技术的特殊性, 加之地质因素和工程因素的影响, 热采井腐蚀和变形严重, 每年将有近200多口新套损井出现, 严重影响了辽河油田的稳产、上产[1]。为了解决上述问题, 深入辽河油田井各个采油厂, 查找大量地质、井深结构和修井资料, 了解目前区块筒完整性状况, 为下一步预防、治理井筒损坏方案的制定, 提供合理化建议, 为辽河油田降低增效做出贡献。
调研分析了辽河油田沈采、高采、欢采、锦采、兴采、茨采、辽兴、曙采等采油厂30个区块的4000多口生产井、注水井的套损现状, 并进行了统计分析。
统计调查, 自2000年至今辽河油田套损井数2980多口, 占停产油井数的35%。套管损坏主要发生在油井套管, 占整个套损井数的94%。
统计分析, 辽河油田套管损坏类型主要为变形、错段、和漏失, 其中以套管变形为主, 统计数据见表1。
统计分析, 从油品上来看, 稠油开采井套管损坏概率较高, 其次为超稠油和稀油。
对多个区块热采吞吐3轮到6轮套损井情况统计分析发现, 套损发生时间平均为1.4年, 周期为4.74周。随吞吐轮次增加, 单井套损程度加重。
导致油水井套管损坏的原因很多, 对于具体的一个油田或一口油水井来说, 其中某类因素很可能起主导作用, 其它为次要因素, 而更多则是这些因素综合作用的结果。对辽河油田套管损坏情况调研分析发现, 影响井筒完整性的主要原因主要有以下几个:
造成套损主要原因是热应力作用, 尤其是热采井更为突出。因为目前热采井套管最大允许温度为204℃~220℃, 而辽河油田注蒸汽的平均温度在320℃左右, 远远超过了套管耐温强度, 在高温作用下弹性模量、屈服强度和抗拉强度均会不同幅度的降低。再者由于古井水泥和套管的弹性模量和线膨胀系数不同, 且热采井固井水泥一般都返到地面, 必然影响套管膨胀和收缩, 套管柱在持续高温、热应力作用下, 必然会产生疲劳裂纹、压缩变形、泄漏或者脱扣[2]。
造成套管损坏的第二个原因是油层出砂, 坍塌性出砂影响更大, 因为油层大量出砂后会在局部形成空洞, 加上地层的非均质性和复杂性, 出砂过程中油藏的塌陷、压实以及地层下沉都将会使得套管发生挤毁、弯曲、压缩、剪切等破坏。
造成套管损坏的第三个原因是井深结构不合理。目前, 国内各油田在设计套管时, 都是假设外挤压力均匀分布在套管上, 在此条件下计算套管抗挤强度的, 也就是说按静水压力分布规律来计算有效外挤压力的。但是, 实际地质构造非常复杂, 而且多数套损都是非均匀载荷造成的。国外研究表明, 套管柱受非均布外挤压力比受均布外挤压力作用时的抗挤强度小得多。
造成套管损坏的第四个原因是射孔冲击。套管完井均需射开油层, 建立油流通道, 射孔时, 几十发射孔弹瞬间爆炸, 在套管壁上将会产生巨大冲击作用, 深孔段和非射孔段交界处产生强烈应力集中, 会发生剧烈蠕动变形, 造成套管抗挤压强度降低。另外, 射孔密度不合理也会造成套管强度降低。
造成套管损坏的另一个原因是酸化压裂。油田开发到后期为了提高采收率, 需要酸压来增大油流面积, 沟通深部高深头层。酸化能够解除近井地带污染, 但是溶解作用的同时会造成溶洞, 加之压裂产生地层裂缝都会使套管周围不均匀受力, 局部应力集中, 导致套损。另外压裂压力必须超过地层破裂压力才能使地层产生裂缝, 由于地层非均质性, 压裂时地层受力也会不均;再者, 由于地质复杂性, 导致压裂方向偏离设计的话, 不可避免的发生注入水进入泥岩层, 黏水化膨胀也会使岩层受力不均, 加快套损[3]。
针对油田热采井筒完整性损坏严重的现状, 提出以下建议:
射孔井段下入强度高, 壁厚的TP100H、P110套管;生产过程中, 做好出砂预防工作, 保护好水泥环;合理调节生产制度, 避免油层发生坍塌性出砂;优化注汽参数, 降低压差、汽窜、腐蚀对套管的损害;优化封隔器卡封位置和伸缩管长度以及提高注汽管柱质量;加强作业监督, 保证工程质量。
针对套管损坏情况, 辽河油田近年来攻关并完善了以下套管修复技术:开窗侧钻技术;液压整形技术;套管补贴技术;定点取换套技术;无接箍加固尾管悬挂技术、膨胀管悬挂技术。但是仍不能满足火驱井、吞吐井等高温、腐蚀套损修复的需求, 下一步需要优选耐腐蚀、抗高温的材料, 研究套损预防技术, 提高油井管的有效利用率, 降低采油成本, 为辽河油田降本增效和持续稳产提供强有力的技术支持。
通过对辽河油田井筒损坏情况的调研, 综合各方面资料, 统计了套损的各种类型, 分析了套损的主要原因, 建议进一步研究新型、耐腐蚀、抗高温材料, 为辽河油田降本增效、增产稳产提供技术支持。
摘要：经过多年开发, 目前, 辽河油田套管损现象非常严重, 套损停产井占总停产井的30%, 且每年将会增加200多口新的套损井, 严重制约油田开发。为了了解辽河油田套损具体情况, 为下步套损治理提供科学依据, 调研了目前辽河油田井筒现状, 并对井筒完整性进行了统计分析, 找出套损因素, 对于对辽河油田套损井的治理和稠油的开发具有重要的意义。
关键词：辽河油田,井筒完整性,套管损坏,稠油
[1] 任芳祥, 孙洪军.辽河油田稠油开发技术与实践[J].特种油气藏, 2012, 19 (1) :1-8.
[2] 张智, 周延军, 付建红等.含硫气井的井筒完整性设计方法[J].钻井工程, 2010, 30 (03) :67-69.
[3] 林英松, 马英敏, 黄名召.高酸性条件下井筒完整性研究进展[J].内蒙古石油化工, 2012, 22 (17) :4-6.
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