熱采套管損壞原因分析及修復工藝篩選研究

彭紅軍

新疆克拉瑪依紅山油田有限責任公司（新疆克拉瑪依834000）

熱采套管損壞原因分析及修復工藝篩選研究

彭紅軍

新疆克拉瑪依紅山油田有限責任公司（新疆克拉瑪依834000）

由于X區熱采井地層的特殊性，預應力固井效果差，蒸汽高溫熱應力極易導致套管損壞。通過分析套管損壞原因，篩選修井工藝，給出針對性的具體施工步驟，對套管破損點進行堵漏、下襯管、管外封竄等措施，恢復油井的生產，達到增儲上產的目的。全年施工12口井，增油7 062 t，投入產出比為1.22，當年回收投資，確保了油井的正常生產。

熱采井；套管損壞；修井工藝

熱采井的套管和水泥承受高溫嚴峻考驗，套管處于高溫熱力場中受熱伸長，內部產生壓應力，強度降低。當壓應力超過材料屈服強度極限時，套管將發生斷裂或損壞。注蒸汽時管柱膨脹，正常載荷從拉伸變向壓縮。注蒸汽停止時，溫度大幅下降，拉伸力作用，多次反復變化會導致套管節箍漏失和螺紋滑脫損壞。試驗表明當溫度超過110℃，各種水泥的抗壓強度都大幅度下降。當溫度繼續升高達到臨界溫度，水泥石強度將發生崩解，喪失對套管的支撐密閉作用。熱采井中水泥石所承受的高溫大多已達到或超過臨界溫度，時常發生強度破壞。

1 套管損壞原因分析

由于X區下部石炭系巖性致密，屬裂縫性油藏，井眼規則，固井存在不同程度漏失，而上部油藏呈透鏡狀分布，為異常高壓，固井聲幅解釋大部分僅為合格，井口附近無水泥。為防止套管受熱膨脹，井口上抬，套管頭與表層套管用環形鋼板固定在一起。對于管外沒有水泥又不能自由伸長的套管，即使溫度稍有上升，也可能縱向彎曲而破損[1-3]。雖然進行了預應力固井，但由于石炭系巖性致密，固井時地錨的撐爪經常不能很好嵌入地層、與井壁錨死，達不到預應力固井的效果。最后，注入高溫高壓的蒸汽，加劇油井套管受熱損壞的危險。由于套管管柱的反復伸縮，勢必造成管外水泥強度的下降，影響固井質量，造成管外竄漏。這種情況大量存在于X區的熱采井中。

在采油工藝方面，一般注汽管柱由隔熱油管、伸縮管、高溫封隔器等組成。隔熱油管主要用于熱采井注蒸汽時減少井筒熱損失、提高井底蒸汽干度、保護油層套管、管外水泥環免遭損壞。由于該區熱采井埋藏深度淺、油層厚度小、吞吐周期短，選用注汽、采油一次性管柱，未使用隔熱油管、高溫封隔器等注蒸汽管柱，套管直接受熱，對套管及管外水泥環未起保護作用，影響其使用壽命[4]。而注入的蒸汽由于脫氧不徹底、含鐵超標等發生電解作用，也會蝕穿鋼質的套管，產生漏洞、裂縫等。在X熱采區套管變形、錯斷、漏洞、裂縫較多。

2 修井工藝篩選

針對X區熱采井套管損壞及管外竄漏情況，制定了一系列修井工藝措施，確保了熱采井的正常生產。

X區的部分熱采井屬于套管斷裂、變形及腐蝕，套管損壞位置在油井上部。對這些油井的修復可以采取擠高溫封堵劑、套管補貼、上部套管內襯、全井下襯管。由于套管損壞位置距地表較近，上部圍巖壓力低，擠高溫封堵劑用量大，費用高，成功率低。Φ177.8 mm套管高溫補貼工藝不過關，不能很好解決套管下輪吞吐注汽采油的要求。上部套管內襯比全井下套管，能節約部分材料費用[5]。但若采油管柱落入內襯套管下部，靠在Φ177.8 mm套管壁上，下打撈工具受到限制，下部Φ177.8 mm套管發生變形無法修復，可能造成該井報廢。這部分熱采井只有齊古組油層，上部再無油層，采取全井下Φ177.8 mm套管，重新固井的辦法，雖然縮小套管內徑，但對采油工藝及生產不會造成影響。

具體施工步驟：①提出井內原管柱，證實套管變形及錯斷位置；②如套管變形，可以用脹管器將套管擠扁的地方由小到大逐級脹開或者用磨銑工具，擴大套管內徑，直到符合下襯管柱要求；③如套管錯斷，采取先扶正套管后固井，鉆灰，通井，直到符合下襯管柱要求；④按設計要求下入規定的襯管柱；⑤襯管柱下至設計深度后應充分循環洗井，正常后注入符合設計性能要求及數量的水泥漿；⑥剪斷銷釘，倒扣脫手后將上部鉆具提至設計位置反洗井，襯管內留10～20 m水泥塞，候凝；⑦鉆灰至要求位置，通井、試壓符合標準；⑧測井檢查固井質量；⑨按要求射孔完井（圖1）。

圖1 全井下套管前后對比圖

X區的另一部分熱采井，實際上屬于管外竄漏，目前二、三輪井較多，生產潛力大。采取表層套管管外鉆側孔，至表層套管下部，再重新擠水泥固井，以及在套管環形空間擠水泥，確保油層套管外有水泥的辦法，減少套管無水泥部分，降低套管受熱的自由膨脹，延長套管的使用壽命。

具體施工步驟：①提出井內原井管柱，通井檢查套管質量，油層上部套管試壓合格；②表層套管四周用動力鉆，呈對角鉆側孔，至表層套管深度以下；③將油管下至所鉆側孔深度，擠少量水泥固結油管；④割去表套與油套的環行鋼板，在側孔油管內擠水泥封管外竄；⑤向套管環行空間擠水泥；⑥重新焊環行鋼板；⑦通井至井底，下完井結構（圖2）。

圖2 表層套管外鉆側孔前后對比圖

3 實施效果評價

全年熱采井套管損壞及管外竄漏井施工12口，效果明顯（表1）。截至2015年11月，累積增產原油7 062 t，施工費用204.241 7萬元，原油操作費用按352元/t計算，投入產出比為1.22，當年就回收投資（表1）。

4 結論

表1 施工井效果統計表

隨著油井生產時間越長，修井等措施進行的越頻繁，套管損壞的機會就越多，修理套管的任務就越重。X區稠油油藏，從20世紀90年代初開發到目前，已有100多口井套管有不同程度的損壞，每年損壞的數字仍在不斷增加。因此，對套管損壞、變形等進行分析，確定引起套管損壞的原因和損壞的類型，篩選修井工藝，通過上修，能盡快修復套管損壞井及管外竄漏井，提高油井的利用率，最終改善開發效果。

續表1施工井效果統計表

[1]聶海光,王新河.油氣田井下作業修井工程[M].北京:石油工業出版社,2002.

[2]博貝格T C.熱力采油工程方法[M].遼河油田科技處,譯.北京:石油工業出版社,1980.

[3]得克薩斯大學.油井維修[M].唐北星,譯.北京:石油工業出版社,1982.

[4]趙源浦,李會會,謝進,等.套管封隔器完井試油期間失效因素分析及對策[J].石油工業技術監督,2016,32(4):52-56.

[5]劉合.油田套管損壞防治技術[M].北京：石油工業出版社,2003.

BecauseoftheparticularityoftheformationofthermalrecoverywellsinXarea,theeffectofprestressedcementingispoor,andthe hightemperaturesteammakesthecasingproducethermalstressandthereforeeasilyleadstothedamageofcasing.Thespecificconstruction stepsofrepairingcasingarepresentedthroughtheanalysisofcasingdamagereasonsandtheselectionofworkoverprocesses.Theproduction ofoilwellscanberecoveredandthepurposeofproductionandreservesincreasingcanbereachedthroughpluggingtheleakagepoint,mak?inglinerwithincasingandsealingchannelingoutsidecasing.Thecasingof 12wellswasrepairedinoneyear,oilproductionwasincreasedby 7062t,andtheinput-outputratiois1.22.Investmentwasrecoveredinthatyear,andthenormalproductionofoilwellswasensured.

thermal recovery well;casing damage;workover technology

左學敏

2017-04-08

彭紅軍（1966-），男，工程師，主要從事井下作業管理工作。