4吋套管井采油配套工艺技术研究与应用

顾树人　刘威　迟淑梅　赵艳秋　柳金楠

摘 要:牛、青、茨油田有侧钻井124口,开井75口,日产油水平为267t/d,占全油田日产量的35%。受套管内径限制,各种常规井下工具难以通过悬挂器进入小井眼,采油、作业工艺配套问题日益突出。通过近几年的研究,成功地研制出了小直径抽油泵、小直径堵水工具、小井眼大通径防砂工具配套井下工具,完善了侧钻井采油、修井配套工艺,提高了侧钻井生产效果。

关键词:侧钻井小井眼堵水抽油泵防砂

中图分类号:TD53 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(c)-0100-02

1 前言

随着油田开发进入中后期,由于出砂、套变、井况恶化等原因造成的停产井日益增多,茨榆坨采油厂管辖的牛、青、茨油田中部分主力区块受地质条件和开发因素的影响,出砂比较严重,如龙11块,该区块地层颗粒胶结疏松,速敏性强,区块所有油井全部有出砂历史;再如茨13块,该区块油质较稠,开发初期采用注蒸汽方式开采原油,导致地层受到破坏,出砂加剧。地层大量出砂导致部分油井出现套管变形、套管错段等不同程度的套管损坏,造成油井停产。为了恢复这部分油井的产能,从2005年开始,在龙11块和茨13块开展了大规模的侧钻复产工作,两个区块的侧钻井达到了开井数的76%,侧钻初期,区块产量得到了有效的恢复,对于提高停产井利用率、提高油井产量起到了重要的作用。但是,随着开采时限的延长,天然能量开采下的老井很快暴露出产液面下降、抽油泵供液不足等问题,而侧钻井的开窗位置偏高,平均约600～1500m之间,悬挂点位置产生的缩颈问题一直是采油、作业生产中的难题,不仅使常规抽油泵无法通过,而且容易造成管杆偏磨、结蜡、井卡等事故,油井出砂后普通防砂工具难以下入等问题给侧钻井生产带来了很大困难。为了解决这些问题,自2008年开始,先后研制并使用了小直径抽油泵、小直径堵水工具、小井眼大通径防砂工具配套井下工具,完善了侧钻井采油、修井配套工艺,不断提高侧钻井生产时率,稳定小井眼油井产量,取得了很好的效果。

2 侧钻小井生产中存在的问题

侧钻井数增加,给采油、作业带来了新的难题,2005年以后,侧钻油井已经成为龙11块和茨13块的主力产油井,但随着侧钻井的增加,也为采油和修井带来了新的难题[1,2]:

1)油井侧钻之后,井眼变小,仅Φ101.6mm,当液面下降至悬挂点以下时,基本没有成熟的配套采油技术通过悬挂器进行采油,使得侧钻井正常生产受到制约。

2)侧钻井的开创位置偏高,平均约600～1500m,依靠天然能量开发的油井,液面很快会降至悬挂点以下,而常规的加深泵挂工艺又不能满足侧钻井的实际需求,严重影响了侧钻井产能挖潜。

3)投产一段时间后,含水上升,井下工具与实际井况不配套,无法实施堵水措施。

4)龙11块侧钻井80%以上都不同程度出砂,甚至套变,加深泵挂后容易造成砂卡,甚至砂埋管柱,而普通防砂工具由于采用胶筒膨胀密封,在小井眼内丢手后内通径很小,一般不超过Φ36mm,致使后续冲砂等维护性作业无法实施。

从2007年开始对一部分侧钻井实施了加深泵挂,他们通过对泵径为Φ32mm的小泵深抽工艺进行技术改进,主要在两个方面:一是对小泵结构进行改进,将直径为Φ32mm的泵径设计为Φ38mm超长冲程泵,以增强泵的提液能力,提高泵效。二是着手解决抽油杆偏磨等问题,对部分顽固偏磨的油井采取下油管旋转器的方案,以缓解偏磨程度。由于没能从根本上解决管杆偏磨问题,防偏磨效果不明显,侧钻井加深泵挂配套工艺进展缓慢。

3 配套技术研究与应用

对于小井眼过悬挂器配套工艺技术,我们结合我厂生产中存在的诸多难点及生产中存在的问题,从2009年开始,着手从小井眼泵、连续抽油杆、内衬防偏磨油管、小井眼堵水封隔器、小井眼大通径防砂工具五个方面进行研究和配套应用,优选出了适应于不同类型油井的工艺管柱及系列配套技术,确保了小井眼井泵挂加深配套工艺技术的顺利开展,为稳产形势奠定了良好基础。

3.1 小井眼泵

侧钻小井眼内通径很小,仅Φ86mm,普通抽油泵的接箍外径都达到了Φ88.9mm,所以常规抽油泵无法下入到小井眼内,我们必须选择适合于小井眼尺寸的抽油泵。小井眼泵是在常规深抽泵的基础上进行技术改进,在保证接箍强度的情况下缩小外径尺寸,并将固定凡尔总成和接箍外径由Φ73mm缩小到Φ60mm,最大冲程3m,这样,既能满足侧钻小井眼井的需要,又能达到泵挂加深的要求。

2009年开始在侧钻小井眼实施小井眼泵16口,平均加深360m,泵效提高了12个百分点,增油1436吨。

3.2 小井眼系列堵水封隔器

1)将Y245-78mm封隔器的卡瓦改由钨钢合金加工制成,提高了封隔器坐封时卡瓦的锚定力和承受强度;由单级坐封液缸改为双级液缸,提高了坐封压力,确保胶筒坐封严密。

2)将Y341-78mm封隔器的胶筒数量增加,由两个变为4个,形成多级密封;由单级坐封液缸增加为三级液缸,提高坐封压力。

3_将K341-78mm水力压差式封隔器胶筒内的尼龙数量增加,由原来的4层增加为6～8层,提高了胶筒的承压能力。

4)将Y221-78mm封隔器的卡瓦变薄,改由钨钢合金加工制成,提高了封隔器坐封时卡瓦的锚定力和承受强度,同时增加了中心管的管壁厚度。

解决了小直径封隔器的卡瓦强度低和胶筒密封不严的问题,并形成了配套化,系列化,完全满足了侧钻井封上、封下、封中间采上下的堵水工艺要求。

2010年我们应用小直径封隔器堵水8口,一次坐封合格率87%,实现当年增油1852吨。

3.3 连续抽油杆技术

普通抽油杆由于在斜井、定向井中容易发生断脱、管杆偏磨,所以很多油田在深抽井中基本不选择普通抽油杆,而考虑特种抽油杆或其它高强度抽油杆。我们针对侧钻井悬挂点的特点,结合国内外研究实践,选择钢制连续抽油杆加深泵挂,连续抽油杆是一种适用于油田开发中抽油机采油的高强度抽油杆,杆体呈圆形,中间没有接箍连接,可以避免抽油杆接箍磨损。成品抽油杆根据抽油杆等应力设计,由不同规格的连续杆组成,各规格杆体接头之间通过先进闪光焊焊接,强度高,且组合方便。另外,使用连续抽油杆还具有以下优点:

1)降低抽油杆接箍脱扣几率。中和点以下杆柱发生螺旋弯曲,杆柱在运行过程时易产生扭矩,在扭矩的作用下接箍易发生脱扣。例如,直径为22mm的抽油杆在3000m深井当中,杆柱受到的螺旋扭矩大约为30.1N·m,而连续抽油杆在中和点附近及下部,杆柱没有接箍,这样就可以避免杆柱脱扣。

2)减少抽油杆与油管的磨损。抽油杆柱和油管摩擦造成的磨损与相互间的垂直压力、承压面积、相互接触的长度和时间有关。连续抽油杆能够减少磨损,是因为它与油管在整个长度上都是均匀接触,而普通抽油杆的接箍则是局部接触。这样,每9.14m长的连续杆与油管就有9.14m的接触长度,而普通抽油杆接箍与油管的接触长度仅为100～112mm,两者的承压面积之比为90:1。承压面积的增大使管杆磨损大大减少,尤其是在斜井和侧钻井中,效果更为显著。

3)减少抽油机悬点载荷。在同一尺寸、同一深度下,连续抽油杆由于没有接箍,故比普通抽油杆减少杆柱载荷20%左右,这样在抽油机安全载荷范围内,加深泵挂连续抽油杆要比普通杆更具优势,有利于泵挂加深排液。

4)降低抽油杆的工作应力。在较小的油管当中,可以使用比普通抽油杆更大尺寸的连续杆,从而降低抽油杆的应力。连续抽油杆的工作应力可减少23%。

5)提高作业速度、减轻劳动强度。每口油井的杆柱只有一根连续抽油杆,利用连续杆专用作业车进行起下施工,提升速度可达25～30m/min,与普通抽油杆相比,其作业速度可提高3倍以上,劳动强度可降低90%。

2010年9月在龙11块的一口井上进行了试验,并取得成功。下人连续抽油杆后到目前一直没有检泵。已经连续生产540多天。

3.4 油管内衬防蜡防偏磨技术

小井眼加深泵挂在悬挂点油管受抽油杆往复运动易发生偏磨漏失,在加上悬挂点位置偏高,基本处在油井结蜡范围之内,很容易在悬挂点附近结蜡造成蜡卡,所以小井眼加深泵挂防偏磨、防蜡也是我们必须要克服的难题。引进连续抽油杆,杆的强度提高了,同时也必须要提高油管的耐磨强度,最终我们选择油管防蜡防偏磨内衬技术,该技术是以超高分子量聚乙烯材料作为原材料,添加助剂在临界熔点下形成耐磨、耐腐且摩擦系数小的聚乙烯管材,内衬于油管使得油管内壁光洁,表面摩擦系数很小。此内衬管可以降低杆管的磨损,延长因偏磨、腐蚀引起的油井免修期,提高抽油机工矿和系统效率,对侧钻井稳产和节能起到非常重要的作用。

2009年以来在龙11块实施15口井,平均延长检泵周期268d。

3.5 小井眼大通径防砂技术

因出砂而进行侧钻的油井,生产一段时间后一般仍会不同程度地出砂,加深泵挂后容易造成抽油泵砂卡,甚至砂埋管柱,普通防砂工具在小井眼内丢手后内通径很小,一般不超过Φ36mm,造成后续冲砂等维护性作业无法实施。而小井眼大通径防砂工具是专门针对侧钻出砂井而成功研制的一项防砂工具,该防砂工具由多级动力缸和大通径悬挂器两部分组成,将小井眼悬挂器的密封模式由常规胶筒密封改进为金属铅环膨胀密封,取消了常规封隔器的锥体结构,有效扩大了内通径,能达到Φ53mm以上,通过Φ42mm冲砂管柱能够解决后续冲砂和作业维护等问题,可以在Φ101.6mm管内实现悬挂器内通径≥53mm和防砂管柱整体无接箍,在侧钻小井眼内可以有效阻止地层出砂,延长油井生产时率。同时由于金属铅的特性,在后续打捞封隔器时很容易脱落,不易造成卡管柱的事故。

2011年应用小直径封隔器油层机械防砂3口,成功率100%。当年增油647t。

4结语

小井眼过悬挂器配套工艺技术,有效缓解了由于侧钻井开窗悬挂器带来的泵挂加深难题,通过使用小井眼泵、连续抽油杆、内衬防蜡防偏磨油管和小井眼大通径防砂工具等配套组合,延长了油井断脱、漏失、砂蜡卡等检泵周期,提高了油井生产时率,稳定了侧钻复产井产能,对老区老井依靠侧钻复产、稳定产能提供了有力的技术支持,同时,为其它油井挖潜技术提供了技术借鉴。

参考文献

[1] 许国民,王卫东,高忠敏,等.稀油出砂区块二次开发方式试验研究[J].特种油气藏,2007,14(6):87-88.

[2] 吴伟,胡熙平,殷泉东,等.侧钻井油层改造工艺在东辛油区的创新应用[J].创新科技导报,2009,3:51-52.

[3] 刘喜林,赵忠彦,王志信.侧钻井防砂工艺技术[J].断块油气田,1997,4(1):52-53.