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        套管損壞機(jī)理分析及檢測(cè)技術(shù)

        2013-06-04 07:09:12高慧
        關(guān)鍵詞:變形因素檢測(cè)

        高慧

        【摘 要】我廠所轄油田經(jīng)過四十多年的開發(fā)生產(chǎn),已經(jīng)進(jìn)入了高含水開發(fā)期,越來越多的強(qiáng)化采油措施如高壓注水、壓裂、大型酸化、注蒸汽等不斷用于生產(chǎn),使地層流體場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)均發(fā)生變化,套管的工作環(huán)境不斷惡化。加之受固井質(zhì)量、套管材質(zhì)以及腐蝕等因素的影響,套管技術(shù)狀況變得越來越差,套管變形、穿孔、破裂等套損井逐年增多,嚴(yán)重影響油田的合理開發(fā),這就要求我們進(jìn)行套管損壞機(jī)理的分析,并找到有效地檢測(cè)手段。

        【關(guān)鍵詞】套損;機(jī)理;井溫;40臂;注采井網(wǎng)

        0.前言

        截止到今年底,采油廠累計(jì)發(fā)現(xiàn)套損油、水井443口。這些套損井的大量存在,不僅是固定資產(chǎn)的浪費(fèi),還會(huì)導(dǎo)致一些單元注采井網(wǎng)二次不完善,注采對(duì)應(yīng)關(guān)系破壞,儲(chǔ)量控制程度變差, 在很大程度上制約了油田開發(fā)的良性循環(huán)。

        1.套管損壞原因及機(jī)理分析

        影響油、水井套管損壞的主要因素包括地質(zhì)因素和工程因素。由于這些因素對(duì)套管作用載荷的加劇或這些因素載荷疊加的結(jié)果,超過了套管在地層條件下承載能力而導(dǎo)致套管損壞。

        地質(zhì)因素指地層的非均質(zhì)性、油層傾角、巖石性質(zhì)、地層斷層活動(dòng)、地下地震活動(dòng)、地殼運(yùn)動(dòng)等地質(zhì)因素導(dǎo)致油水井套管受到嚴(yán)重?fù)p害,導(dǎo)致局部小區(qū)塊套管損壞甚至成片套管損壞的出現(xiàn)。

        工程因素指地層改造中的壓裂、酸化,鉆井過程中的套管本身材質(zhì),固井質(zhì)量,固井過程中套管拉伸、壓縮等因素使套管受到損害。

        2.套損狀況檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用效果

        套管狀況檢測(cè)是油水井套損防治的重要措施。進(jìn)行套管檢測(cè)不僅有助于確定套管損壞的類型、損壞部位及程度,也為修井工藝的制定和實(shí)施提供切實(shí)可行的依據(jù)和必要可靠的技術(shù)資料,套管技術(shù)狀況檢測(cè)還可以為井下套管損壞及產(chǎn)生和加速損壞的環(huán)境原因進(jìn)行分析研究,為采取預(yù)防措施提供可靠依據(jù)。

        2.1井溫測(cè)井驗(yàn)套管漏失

        在地層未被擾動(dòng)的情況下,井筒溫度與深度的關(guān)系基本上是一條直線,其斜率就是地溫梯度,當(dāng)井筒存在破漏時(shí),漏點(diǎn)處的溫度就會(huì)出現(xiàn)異常。井溫找漏測(cè)井就是采取“靜止、加壓、產(chǎn)液”的動(dòng)態(tài)測(cè)井工藝,來定性判斷漏點(diǎn)。我廠近5年來,累計(jì)實(shí)施井溫找漏228井次,經(jīng)作業(yè)驗(yàn)證準(zhǔn)確找漏191井次,符合率高達(dá)83.8%。

        例如河50-斜141井在大修過程中打壓3.5MPa不升,停泵瞬間降為0,于是實(shí)施井溫+流量找漏測(cè)井,測(cè)試資料顯示1370-1400米溫度和流量都有明顯負(fù)異常,準(zhǔn)確找到漏失井段,用于作業(yè)指導(dǎo)。

        2.2電磁流量計(jì)驗(yàn)漏測(cè)井

        電磁流量計(jì)驗(yàn)漏測(cè)井的原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理,導(dǎo)體切割磁力線時(shí),在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電磁流量計(jì)利用這一原理實(shí)現(xiàn)對(duì)水和聚合物水溶液等導(dǎo)電流體流量的測(cè)量。用電磁流量計(jì)測(cè)井,在套管漏失或變形井段,井筒內(nèi)流體的流速會(huì)有明顯變化,根據(jù)流速的變化即可確定套管漏失或變形位置。

        河100-側(cè)1井生產(chǎn)過程中突然全水,懷疑油層上部有套漏,實(shí)施了流量+井溫測(cè)井,根據(jù)測(cè)試資料分析,1550米流速為30m3/h,1570米流速降為4m3/h,分析1550-1570米套管漏失,水量流入漏失段,對(duì)該段實(shí)施封堵開作后,日增油3.1噸,含水降至57.8%。

        2.3 40臂井徑測(cè)井技術(shù),檢測(cè)套管形變狀況

        40臂井徑測(cè)井儀采用傘形機(jī)械結(jié)構(gòu),臂間夾角為9度,儀器的傳感器采用非接觸式位移傳感器,測(cè)量40條單臂井徑曲線并能成像,其最大內(nèi)徑可計(jì)算出套管的剩余壁厚,最小內(nèi)徑可用于套管通徑的測(cè)量,用來檢查套管腐蝕、變形、錯(cuò)位、射孔位置等。

        近幾年,隨著油水井生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng),套管腐蝕漏失現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,40臂井徑測(cè)井在尋找漏失井段方面,不但深度準(zhǔn)確,而且能形成套管內(nèi)徑展開成像、圓周剖面成像、柱面立體成像,可準(zhǔn)確判斷套管不同方位上的形變。近五年,我廠累計(jì)實(shí)施40臂井徑測(cè)井86井次,查出漏失井次33口,漏失比例為38.4%。

        2.3.1識(shí)別套管變形

        套管變形是指由于地應(yīng)力的作用,當(dāng)套管外擠壓力大于內(nèi)壓力時(shí),就可能造成套管一處或多處縮徑、擠扁或彎曲等套管變形損壞,主要包括橢圓變形、彎曲變形、單面擠扁變形、縮徑變形和擴(kuò)徑變形五種形態(tài)。套管發(fā)生變形,利用40臂測(cè)井曲線上最大臂值變大、最小臂值變小、剖面成像上也有明顯變化。

        2.3.2檢查套管錯(cuò)斷

        檢查套管錯(cuò)斷與識(shí)別套管彎曲相似,只是在曲線響應(yīng)上會(huì)出現(xiàn)最大最小井徑突變,最大值超過套管外徑值,錯(cuò)斷點(diǎn)的截面圖有明顯的偏心顯示。因此,40臂井徑成像儀能夠較好地判定套管錯(cuò)斷斷面形態(tài)和準(zhǔn)確給出斷面通徑。在河31-斜69井實(shí)施的40臂井徑測(cè)井曲線上,測(cè)量井段1900-2000米,資料顯示1958-1960米套管變形,有錯(cuò)斷現(xiàn)象。

        2.3.3確定套管孔眼、孔洞和腐蝕

        40臂井徑成像測(cè)井儀有40個(gè)高精度位移傳感探頭,能沿360°全方位同時(shí)測(cè)出40條井徑曲線。尺度超過1cm的孔眼、孔洞和腐蝕在測(cè)試結(jié)果中有明顯的反映。 在河31井實(shí)施的40臂井徑測(cè)井中,資料顯示在55-56米有三個(gè)探測(cè)臂探至套管外,其最大外徑達(dá)145mm(套管外徑為139.7mm),表明該處套管存在孔洞,影響該井正常生產(chǎn)。

        3.結(jié)論和認(rèn)識(shí)

        (1)套管損壞是多重因素共同作用的結(jié)果,有其復(fù)雜性和必然性。

        (2)每一種檢測(cè)技術(shù)都存在著一定的應(yīng)用局限性,因此,在施工時(shí)應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)方式、管柱結(jié)構(gòu)、井筒液狀況和測(cè)井目的等因素,有的放矢的優(yōu)選儀器和施工工藝,必要時(shí)可進(jìn)行組合測(cè)井、綜合解釋,以取得更為準(zhǔn)確的結(jié)果。

        (3)應(yīng)堅(jiān)持“預(yù)防為主,防治結(jié)合”的原則,優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)與管柱設(shè)計(jì),抓好鉆井與固井質(zhì)量;優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)和施工方案,減輕注采和作業(yè)過程中對(duì)套管的損傷。

        (4)應(yīng)強(qiáng)化套管損壞程度的檢測(cè)和跟蹤,通過時(shí)間推移測(cè)井對(duì)井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行“體檢”,及時(shí)采取措施,控制損壞的進(jìn)一步加劇。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]喬賀堂.生產(chǎn)測(cè)井原理及資料解釋.北京:石油工業(yè)出版社,1992.

        [2]孫建孟.油田開發(fā)測(cè)井,東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社,2007.

        [3]劉向君,劉堂晏,劉詩瓊.測(cè)井原理及工程應(yīng)用.北京,石油工業(yè)出版社,2006.

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