油水井小修作业取换套管技术研究与应用

张延冰

（辽河油田冷家油田开发公司，辽宁盘锦124010）

1 引言

油井采用蒸汽吞吐开采方式时，生产时间较长，在高温蒸汽、油层内硫化氢及地表水电化学腐蚀等作用下，导致固井段以上套穿孔、变形，易发生油气泄露现象，极易导致环境污染及人身伤害事故，因此在治理以上隐患问题上刻不容缓。通常利用大修作业方式进行治理，但费用高昂、耗时长，因此探索利用小修作业方式来完成套管隐患治理十分必要[1]。

2 大修取换套管的特点

2.1 大修取换套管步骤

①搬上准备工作：安装设备、立井架、接双根等；②找漏：下封隔器实施套管找穿孔漏点；并确定穿孔位置；③打悬空水泥塞：井筒内注悬空水泥塞，对油层实施封堵隔离；④损坏倒扣：利用转盘对损坏套管倒扣，并取出损坏套管；⑤套管对接：下入新套管进行对接上扣；⑥试压验证：全井筒清水试压20MPa,稳压30min，压降小于0.5 MPa为合格；⑦钻灰塞通井：下入钻头钻灰塞，并刮管器刮套管，通井至井底；⑧完井验收。

2.2 优点

起下作业效率高，可以双根起下作业；游动系统上提负荷较大，适合深井作业；用钻盘倒扣传动扭矩大，完井实施效果好。

2.3 缺点

作业费用相当高昂，修井费用一般在80万左右；施工周期长-大修从搬上准备到完井，一般约25天左右；受井场面积制约，且一些井场面积狭窄，井场条件复杂采油设备等，导致大修无法合理摆放钻台、钻机。受周边居民环境影响较大，大修作业产生噪音、震动大。易受周边居民投诉，而发生经济补偿。

3 小修修井工序特点

3.1 小修取换套管步骤

①施工准备：小修搬上，施工准备，开工验收；②井筒找（验）漏：进行井筒找漏，确定漏损位置。③油层封堵：下封隔器进行油层封堵，控制井口压力。封隔器中心管柱露出井口，作为套管倒扣位置标识。④确定中和点：根据验漏位置，得到倒扣深度，通过计算得到倒开中和点深度。⑤套管倒扣：上提中和点符合，同时施加扭矩。使用大修工具（大钳、套管吊卡）与作业机锚头配合---相当于钻机钻盘，倒扣旋转，对上部损坏套管倒扣。⑥回接套管：下入完好套管，对鱼顶进行冲洗干净，旋转上扣。⑦验证：泵车清水试压，验证井筒密封性能。⑧解除油层封堵：上提封隔器至空井筒。⑨完井：完井交井。

3.2 应用情况

共实施3井次均取得成功。

3.3 优点

作业费用较低，修井费用一般在10万左右/井次；施工周期短，一般只需5-7天；受井场面积及空间制约小，小修作业不用钻台，不用泥浆泵，井架高度低（18-21米），较大修作业所需场地及空间要小得多，可满足小井场施工。受周边居民环境影响较小，作业产生噪音、震动小。不易对周边居民造成干扰[2]。

3.4 缺点

起下作业效率相对低，只能单根起下作业；游动系统上提负荷较低（小于400kN），适合浅井作业；套管倒扣无旋转设备转盘等，需要借助锚头及管钳配合实施。

3.5 注意事项

①验漏前进行循环系统试压（21MPa）,稳压10min压降小于0.5 MPa。以确保施工中安全可靠。同时控制修井液泄露防止井场污染。②对漏点进行核实确认，确保位置准确，误差不大于3m；③封隔器下加重管柱符合60-80kN，一是可以确保密封性能可靠；二是可以增加中和点下部套管卸扣摩阻，防止封隔器下部套管倒开；④倒扣并提出套管后，此时井口处于表层套管敞开状态，严禁发生井下落物事件，易造成卡管柱现象；⑤回接套管丝扣涂密封脂、密封带，扭矩9110-10120N.m。⑥验证试压：完井后对套管进行试压20MPa，稳压30分钟，压降小于0.5 MPa，为合格。⑦做好封隔器解封后观察，井口无溢流缓慢上提封隔器提速≤5m/min。

3.6 科技创新点

①井控安全技术：不用注灰塞形式进行封堵，利用封隔器对油层实施暂时性封堵，控制井内压力，减少磨灰塞作业工序，不污染油层，同时缩短施工时间；②套管定点倒开技术：根据封隔器卡点位置，结合在倒扣过程中观察封隔器中心管的旋转状态，确定倒开套管深度，在倒扣时封隔器为静止状态-无旋转运动；③套管对接技术：通过下入新套管完成对接原井筒，确保整体井筒的完整性、可控性。通过套管试压验证套管的密封性能，保证达到投产要求。

3.7 技术局限性

①小修更换损坏套管深度有限：只能更换表层套管以内的油层套管，因有表层套管对井壁的保护，油层套管提出后井壁不会坍塌；在对接套管时因有表层套管的扶正作用。便于扶正对扣；②表套注灰井无法实施：因表套注灰后，油层套管与表套被水泥固死，无法实施套管旋转倒扣；所以不能将损坏套管提出，无法实施更换；③小修作业井架及提升系统额定符合较小，一旦遇有卡钻现象，不能大负荷解卡，当提升负荷大于额定负荷（400kN）不能施工。

4 套管穿孔原因分析

①机械类损坏：冷43XX-X等两口井，该类油井井内经测量不含有硫化氢，排除了硫化氢腐蚀及氢脆因素。从油层套管损坏形态来看，穿孔深度在地面以下7-8米，表面有13mm×16mm锥形深坑,底部穿孔，穿孔孔内径2.5mm,穿孔剖面锯齿状。穿孔下部15cm表面有凹坑，深度3-5mm不等，管壁有上下方向的磨损划痕,划痕长度60mm。分析原因：管壁有机械磨损说明在表层套管环空中存在硬质材料，油层套管在抽油机负荷交替变载情况下，上下发生蠕动，硬质材料在油层套管及表层套管间做相对上下运动，对该点形成机械挤压、切削。造成穿孔形成，同时该井在作业机过程受管柱符合交变作用上下窜动距离较大，更加大了机械磨损的程度。②电化学腐蚀冷43-50-XX套管损坏形态：穿孔位置处于井口第一根套管中部，整根套管有红褐色铁锈、轻轻敲打有铁锈成片脱漏。外壁凹较多坑，管壁明显变薄。原因分析：该井处于河套内，地势低洼，表层套管内没有水泥固井，表层套管内常年积水，且该地区为盐碱类土壤，形成盐类点解液体，对套管金属材料形成腐蚀。

5 预防穿孔措施

①完井时油层套管上提预应力，减小井口因复合变动发生蠕动范围，减少与表层套管相对运动距离。②严禁修井工具、硬质材料掉落两层套管环空中，防止发生硬质材料（钳牙、捞锚滑块、卡瓦）在套管蠕动过程发生的切削进尺、挤压动作。③在固井时，水泥返高尽量上返地面，如果上返高度低，可以从套管上部注水泥进行固井。

6 效益评价

本年实施3井次，均取得了成功，为公司节省了一定的经济效益。根据节约类效益计算公式：

经济效益=(1-30%)×分成系数×∑（原工艺技术消耗总额-新工艺技术消耗总额）

原工艺技术消耗总额=大修作业费用=80万/井次×3=240万

新工艺技术消耗总额=3井次小修作业费用=5.68万+14.1万+9.26万=29.04万

经济效益=(1-30%)×1×（240万-29万）=147.7万

通过计算实施3井次共节省作业成本147.7万元，缩短施工周期40天，避免了噪音干扰居民生活的问题发生。

7 结论

通过实施以上技术手段，提高水平井修井时效，节省了作业成本，探索了一套治理套管刺漏隐患井的成功经验，为保障油气井安全生产有着积极意义。为公司降本挖潜做出了一定贡献，在今后的作业施工中具有广泛的应用前景。