油水井小修作业取换套管技术研究与应用

张延冰

【摘 要】油水井经过常年生产，一直处于高温、硫化氢、地表水腐蚀环境下，极易导致固井段以上套穿孔，给油田安全生产带来严重隐患。以往一般采用大修作业方式实施更换套管作业，论文探索利用小修作业的方式实施对损坏套管进行更换，这对提高油井的井筒完好性、消除安全隐患，节省作业成本有着积极的意义。

【Abstract】After years of production， oil-water wells have always been in an environment of high temperature， fulling with hydrogen sulfide and surface water corrosion， which can easily lead to perforation of the casing pipe that above the well cementing section， and bring serious hidden danger to the safety production of oilfield. In the past， the operation mode of overhauling work was generally adopted to carry out the operation of casing replacement. The paper explores to use the minor repair operations to replace the damaged bushing， which has a positive significance to improve the integrity of the rockshaft， eliminate hidden danger of safety and save the operation cost.

【关键词】油水井；小修作业；取换套管

【Keywords】oil-water well； minor repair operation； casing replacement

【中图分类号】TE144 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）07-0139-02

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，易发生油气泄露現象，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？燮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套管定點倒开技术：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。

【参考文献】

【1】黄小兰，刘建军，杨春和，等.油田油水井套管损坏预测方法综述[J].新疆石油学院学报，2004（04）：50-54+7.

【2】刘均荣，于伟强，李荣强.油田地热资源开发利用技术探讨[J].中国石油勘探，2013，18（05）：68-73.