王西強，張繼明

(1.中國石油長慶油田公司第七采油廠 陜西 西安 710018；2.中國石油集團石油管工程技術研究院，石油管材及裝備材料服役行為與結構安全國家重點實驗室 陜西 西安 710077)

0 引 言

石油套管是用于支撐油、氣井井壁的鋼管，以保證鉆井過程進行和完井后整個油井的正常運行，在石油工業中得到了廣泛的應用。但由于套管服役環境的復雜性，井下服役中的套管容易發生破損。一方面套管容易受到圍巖壓力、泥巖膨脹和蠕變、地殼運動(滑坡和泥石流)、油層出砂、地面下沉和油層壓實、鹽巖蠕變等地質運動的破壞，另一方面原油天然氣中含有的硫、二氧化碳及硫化氫，以及地層水和注入水中含有的各種腐蝕性物質與金屬套管發生反應而腐蝕套管管體，導致套管的破損。套損已經成為油田開采的棘手問題，不但影響油井的使用壽命、油氣產量和注水效果，而且會導致各種油井質量事故的發生，嚴重者可導致整個油井的報廢，造成巨大的經濟損失。

據統計，俄羅斯的班長達勒威油田和羅馬尼亞的坦勒斯油田開采一定年限后，套管破損率占套管總數量的30 %和20 %[1]，而國內套管破損率也非常嚴重，我國東北、西部及東部油田的套管破損率分別為11.3%、17.2%和14.5 %[2-3]，造成直接經濟損失140多億人民幣。國內外學者針對套損油井的修復技術開展了廣泛的研究，長距離套損井液壓補貼加固工藝技術[4]，淺層套損井大灰量堵劑封堵技術[5]，液壓脹管式套管補貼技術[6]，新型高強度復合堵劑封竄堵漏技術[7]，高壓井原型補丁修補技術[8]等，取得了良好的修復效果，從而延長油井的壽命，防止事故的發生，對油氣田的穩產及發展起到重要的作用。本文針對套損油井，采用工程測井技術對套管損傷進行準確檢測，然后采用合適的封隔器對套損位置進行封堵隔離開展研究。

1 研究方法和裝置

采用CJ40-400套管形變多參數組合測井儀檢測破損套管的形變量，檢測金屬套管的質量狀況，確定和識別套管的變形、錯斷、彎曲、孔眼、裂縫與玷污以及套管外部腐蝕或破損等狀況，標識套損部位的方位和井深等信息，還可以精確測量套管的橫向、縱向裂縫和套管壁厚。在成像軟件的支持下，可繪制套管形變的立體成像圖和成像解釋成果圖。圖1為CJ40-400組合測井儀探測臂結構圖和實物圖，探測臂與芯桿、傳感器相連，通過位移傳感器把測量數據傳輸到數據處理器，數據處理器將所得到的數據處理并通過編碼的方式傳輸到井上地面設備，從而繪制出套管內徑狀況的MIT-MTT(多臂成像測井儀-磁壁厚測井儀)曲線圖，確定套管損壞位置以及尺寸。

封隔器是油氣井實現控制性開采及增產措施實施的主要井下工具，對油氣田高效開發及經濟有效開發起著關鍵性作用。封隔器主要作用是選擇性開采、高壓保護套管及防止套管腐蝕。圖2為試驗采用Y445型封隔器，封隔器上設計有采油通道，坐封時，活塞套上行，采油通道被打開；坐封后，上層壓力作用在平衡活塞上，向上推動膠筒，使解封銷釘免受剪切力；解封時，靠膠筒與套管的摩擦力剪斷解封銷釘，活塞套下行，關閉采油通道。

圖1 CJ40-400套管形變多參數組合測井儀探測臂和實物圖

圖2 Y445型封隔器(a)和(b)工作原理圖

2 工程試驗與結果分析

2.1 套管損壞工程測量

圖3為采用CJ40-400套管形變多參數組合測井儀繪制的環85-81井的MIT+MTT曲線圖。

圖3 CJ40-400套管形變多參數組合測井儀獲得環85-81井MIT+MTT曲線

從圖3可以看出，環85-81井套管存在嚴重腐蝕穿孔，嚴重腐蝕段位于1 934.66～1 967.19 m井深和2 394.54～2 396.28 m井深，分別在1 945.58 m、1 949.25 m、1 964.25 m和1 964.76 m存在四個穿孔點。圖4為根據環85-81井MIT+MTT數據繪制的其中兩處穿孔成像圖，可以看出，在套管管壁上各存在一處穿孔，穿孔尺寸分別為6.0 mm×1.5 mm和12.1 mm×7.2 mm。

圖4 根據工程測井繪制的穿孔點圖

2.2 封隔器工程施工

根據破損套管工程測量結果和MIT+MTT曲線圖，制定了封隔器工程實施方案。

施工依據： 1)由于該井上層套破水與生產層系水型不匹配及長期停井導致射孔段附近存在結垢堵塞現象，為了疏通地層進液通道，決定重新鉆孔解堵。2)該井工程測井顯示兩處腐蝕段2 394.54～2 396.28 m和2 363～2 367.8 m，其中2 363～2 367.8 m對應水層；為治理上層套破水，決定在管壁完好的一根套管2 408～2 418 m處使用封隔器隔采，為避開套管接箍確定坐封位置為2 411 m。

施工過程：用Φ118 mm×1.8 m的通井規通井至人工井底2 470 m，下GX140T刮管器刮管至2 445 m并進行洗井(用水量60 m3)；在延9層2 434～2 436 m進行重新鉆孔，然后下入Y445封隔器進行座封，封隔器到達座封位置2 411 m后，打壓座封。座封后，井壓力逐步上升，并在4 MPa、8 MPa、10 MPa、12 MPa、14 MPa和16 MPa每個壓力值穩壓5 min，壓力都能保持穩定，沒有下降，但當壓力達到18 MPa后壓力突降，封隔器丟手，整個過程環空開放未返液。待封隔器座封成功，起出插管，最后清理插管、更換損壞密封圈，下入插管+油管+抽油泵+油管開始抽油。即油管柱為：母堵+油管+Y445封隔器(2 411 m)+油管+抽油泵+油管至井口。

2.3 封隔效果分析

該井2016年3月21日完井后，連續生產6天見油，平均日產液量3.63 m3，油量0.35 t，含水80.5%，含鹽40 950 mg/L，3月29日開始出純水，后期間斷性見油，目前日產純水5.07 m3，液面穩定在350 m，Clˉ含量為109 120 mg/L。該井套管破損后Clˉ含量為13 158 mg/L，較隔采前Clˉ含量上升明顯，確定隔采有效。為了驗證工程測井和封隔器組合隔采技術有效性，相繼在尚02-3、環67-75、尚15-15、環77-4、環3-15、環5-14、環26-26等7口井中進行了實施，均獲得有效封隔，實現日增油產量7.85 t。

3 結 論

含水油井套管腐蝕破損是油田開發中較普遍的問題，套管損壞嚴重影響著油田產量和運行安全，也是油田較為棘手的問題。針對套管破損老舊油水井，采用工程測井和封隔器組合技術進行套損井的治理，經工程實踐證明，該技術在套損井治理中效果顯著，值得廣泛推廣。