盛新權(quán)　胡西民　喬衛(wèi)平

摘 要：油水井的注采維護(hù)是通過井下管柱來完成和實(shí)現(xiàn)的，作為油氣通道和載體，井下管柱不斷受到井內(nèi)壓力的影響，油套壓差影響到了井下管柱的工作狀態(tài)和有效性，本文嘗試討論該問題，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)存在隱患，進(jìn)行技術(shù)探討和治理。

關(guān)鍵詞：舉升工藝； 卡管柱； 爆管；施工工藝

一、油套壓差產(chǎn)生的原因

1.人工舉升工藝。機(jī)采技術(shù)通常使用有桿泵采油工藝，通過泵的抽汲作用，然后經(jīng)過油管舉升至井口進(jìn)入管線，由于地層能量的下降，套管液面下降，形成了油套管壓力的不平衡，產(chǎn)生油套壓差，油套壓差通常由油管和泵封等其它井下工具來克服。

2.地層差異。為了提高采收率，要對(duì)地層進(jìn)行分注分采，受油藏構(gòu)造、地層物性及開發(fā)時(shí)間注水受效程度的影響，地層壓力差異較大，必然造成壓力隔斷的載體井下管柱的壓力分布不平衡，從而產(chǎn)生油套壓差。

3.施工工藝技術(shù)。在防砂酸化擠堵等高壓施工時(shí)，對(duì)保護(hù)井段進(jìn)行卡封，在施工時(shí)施工層的高泵壓及油套液柱壓差，形成了井下管柱的高壓差現(xiàn)象。

4.管損壓耗影響。入井液在克服摩擦阻力環(huán)空截流作用下，要消耗一定能量，受泵入排量的影響，泵壓有較大變化，從而產(chǎn)生油套壓差。

5.液性影響。在洗（壓）井、沖砂、擠堵、防砂等施工時(shí)油套管內(nèi)液體密度粘度有較大差異，從而產(chǎn)生了油套壓的壓差。

二、 油套壓差對(duì)井下管柱危害

1. 加劇管柱漏失。油井因管桿偏磨、油管漏失發(fā)生產(chǎn)量下降，這時(shí)需要進(jìn)行檢泵作業(yè)，作業(yè)隊(duì)搬上后，起出原井管柱，對(duì)管桿進(jìn)行檢查，找到出現(xiàn)問題，制定相應(yīng)措施，更換相應(yīng)的管桿工具，下入抽油泵，并對(duì)管柱試壓，由于地面對(duì)油管的檢查主要靠眼看、手摸及經(jīng)驗(yàn)，沒有其他檢驗(yàn)辦法，受檢查人經(jīng)驗(yàn)責(zé)任心及外界環(huán)境的影響較大，下入的原井油管可能摻雜有部分不合格的油管，同時(shí)，由于從油井停產(chǎn)至下泵這需要一段時(shí)間，在該段時(shí)間內(nèi)，地層能量得到補(bǔ)充，液面上升，這時(shí)對(duì)泵及油管試壓合格，作業(yè)隊(duì)下抽油桿完井，采油隊(duì)開井后，油井產(chǎn)液，套管液面下降，當(dāng)達(dá)到一定壓差時(shí)，不合格的油管發(fā)生了漏失現(xiàn)象，造成產(chǎn)量的下降，這也就是部分井作業(yè)時(shí)試壓合格，完井后生產(chǎn)幾天不出油的原因。

2.造成泵閥的損壞。當(dāng)泵腔未被液體完全充滿時(shí)，泵腔頂部將出現(xiàn)低壓氣頂，隨后在下沖程過程中，在活塞接觸液體前游動(dòng)閥一直處于關(guān)閉狀態(tài)，直至與液體接觸的瞬間液壓突然升高，游動(dòng)閥被打開，出現(xiàn)負(fù)向液擊現(xiàn)象；而在抽油機(jī)下沖程向上沖程轉(zhuǎn)換的瞬間，游動(dòng)閥由打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)閉狀態(tài)，出現(xiàn)正向液擊現(xiàn)象；在泵腔內(nèi)出現(xiàn)低壓氣頂時(shí)，液體被氣化，而下沖程泵閥被打開的瞬間，又出現(xiàn)高壓狀態(tài)，氣化的液體又被液化，形成瞬時(shí)真空，發(fā)生氣體電化學(xué)腐蝕，稱為氣蝕現(xiàn)象 液擊會(huì)使抽油桿產(chǎn)生抗拉疲勞，使抽油泵游動(dòng)閥損壞加劇，還會(huì)加快固定凡爾漏失， 同時(shí)氣蝕還會(huì)引發(fā)電化學(xué)腐蝕，資料顯示，在閥口剛剛開啟的瞬間，流體在高壓作用下，噴射速度可達(dá)150m/s以上，將產(chǎn)生14MPa的壓差，造成凡爾的刺漏。

3.封隔器失效。若封隔器上下端壓差超過其工作壓差時(shí)，封隔器膠筒損壞，密封失效，甚至自動(dòng)解封，分注失敗，Y341型封隔器在無錨定的狀況下，封隔器的有效期相當(dāng)短。油套壓差作用于封隔器，對(duì)其具有上頂力（下推力），在管柱無錨狀況下，當(dāng)超過其解封載荷時(shí)，封隔器解封。在封上注下和套破井找漏工藝中，由于油管液面一直高于套管液面，造成封隔器持續(xù)處于坐封狀態(tài)，若反洗井不起壓力，封隔器坐封狀態(tài)無法解除，必將造成卡管柱現(xiàn)象。

三、目前存在問題

1.油管壓力級(jí)別不夠。（1）油管廠修復(fù)的油管試驗(yàn)壓力為20兆帕，為地面非受力狀態(tài)，而下井后油管受重力影響，處于拉伸狀態(tài)，油管的受偏磨造成的薄壁部位晶格拉伸不均，為應(yīng)力集中區(qū)，當(dāng)油套壓差超過其抗壓強(qiáng)度時(shí)，油管爆裂，形成了油管下井后抗壓強(qiáng)度低于20兆帕的現(xiàn)象。（2）在酸化防砂擠堵施工前，常進(jìn)行油管試壓工序，但在施工時(shí)，突發(fā)性砂堵和憋高壓造成油套壓差超過油管試壓壓力，發(fā)生了爆管。

2.封隔器壓力級(jí)別低。封隔器作為隔斷環(huán)空進(jìn)行分注分采的重要工具。其本身價(jià)值不高，但和其他工具組合后的價(jià)值極高，其密封性能甚至影響到了油氣層開發(fā)效果，衡量封隔器性能的一個(gè)重要參數(shù)就是工作壓差。（1）目前現(xiàn)場(chǎng)使用的K344-114F和Y341-115F的工作壓差為25Mpa，也就說封隔器的上下壓差不能超過25 Mpa，而在采油廠目前套破井增多，單注上層或單注下層井逐漸增多的現(xiàn)實(shí)下，若兩層的層間壓差為10 Mpa，則井口油壓理論最高限壓為15 Mpa，無法進(jìn)行增壓注水，而且受管柱蠕動(dòng)、膠筒性能、井斜、井溫的影響，實(shí)際封隔器的密封壓差會(huì)更小，而為了完成配注，繼續(xù)增壓注水的話，封隔器密封失效。 （2）目前使用的Y211-114F和Y221-114F都是單向卡瓦，雖然上壓為15 Mpa，而下壓只有8 Mpa，若配合Y111-114F使用也只用15 Mpa，在卡封找漏施工時(shí)，若泵車泵壓為15 Mpa，套管液面在1000米，則封隔器附近的油套壓差為25 Mpa，遠(yuǎn)差其承受能力，封隔器膠筒無法達(dá)到密封性能，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作中，由于無法測(cè)套管液面和忽視該原因，造成數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，甚至自相矛盾，給下部施工帶來了不少困難。

四、應(yīng)對(duì)措施及治理

1.油管分選及壓力升級(jí)。（1）原井油管的地面檢驗(yàn)和篩選，目前主要靠肉眼檢測(cè)和人工查找，主觀性很強(qiáng)，而且受自然環(huán)境、照明條件、液面位置、人員責(zé)任心等外界因素影響較大，沒有客觀標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)人員沒有很好的地面檢驗(yàn)方法，只能憑經(jīng)驗(yàn)將部分油管剔出。

（2） 作為現(xiàn)場(chǎng)使用的修復(fù)油管在深抽、卡封、擠堵、防砂、找漏等施工時(shí)，同時(shí)還受回壓、油套液密度壓差、物性、層間壓差等因素影響，造成了井底實(shí)際油套壓差超過油管設(shè)計(jì)試壓標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，在這些井中若不采取措施，很可能發(fā)生爆管現(xiàn)象，顯然修復(fù)油管已不在適用于該壓力級(jí)別井的使用，急待于修復(fù)油管的壓力升級(jí)，而在普通生產(chǎn)井正常生產(chǎn)時(shí)需要的壓力級(jí)別很低，不必用20MPa修復(fù)管，這樣形成了油管供求性能的不對(duì)應(yīng)，浪費(fèi)了部分資源，同時(shí)造成了很大的工程技術(shù)隱患，建議對(duì)油管建立壓力設(shè)計(jì)制度，實(shí)行針對(duì)不同油藏、注采工藝、施工工藝選用不同壓力級(jí)別的油管，這樣可以同時(shí)提高了油管的修復(fù)率和施工的安全性。

2.選用高壓力級(jí)別封隔器及工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化。隨著油田開發(fā)，地層能量的下降，井下工況更加復(fù)雜，增壓注水和動(dòng)液面的下降在同一油藏并存，井下壓力系統(tǒng)互相干擾和影響，原有的封隔器壓力級(jí)別已逐漸顯露出其不適應(yīng)性，適當(dāng)提高其壓力級(jí)別，保證其性能的穩(wěn)定有效發(fā)揮，對(duì)油田的開發(fā)有較大重要性。封隔器的密封性受主要受膠筒性能影響，使用耐溫、耐壓、抗剪切性能好的橡膠材料， 并且采用特殊的防凸保護(hù)和肩部保護(hù)裝置等有助于提高封隔器的密封效果。選用高壓力級(jí)別的封隔器，管柱有效期得到延長(zhǎng)。由于井下壓力波動(dòng)帶來的管柱蠕動(dòng)問題，由于目前沒有合適的安全錨定裝置，造成了封隔器的有效期短的現(xiàn)象，建議通過以下途徑來解決。（1）縮短檢視周期，帶封注水井由以前的3年縮短為1年強(qiáng)制檢管。（2）采用雙封單卡的工藝管柱，即在施工層上部和下部同時(shí)采用封隔器卡封（如下圖），壓差同時(shí)作用在上部封隔器的底部和下部封隔器的頂部，壓差對(duì)上部封隔器的上頂力和對(duì)下部封隔器的下壓力抵消，這種管柱由于增加了與套管的接觸面積同時(shí)解決了油套壓差對(duì)封隔器的上頂力問題，能夠減少管柱蠕動(dòng)對(duì)封隔器影響，大大延長(zhǎng)封隔器的有效周期。

3.打平衡工藝技術(shù)。油套壓差過大時(shí)就容易傷及生產(chǎn)管柱、井下工具和施工安全，這時(shí)就需要平衡保護(hù)。這個(gè)平衡差值的確定依據(jù)，就是該井整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中必須承壓的最薄弱環(huán)節(jié)的承壓能力，如：井口承壓能力、油套管承壓能力，井下工具的承壓能力、已有過措施的井段其薄弱環(huán)節(jié)的承壓能力等。平衡壓力的確定應(yīng)該綜合考慮封隔器性能、油套管抗壓、井口性能、固井質(zhì)量等。如果封隔器上部有射開層的話還應(yīng)該重點(diǎn)考慮上部層位液體漏失的影響，漏失嚴(yán)重的話會(huì)導(dǎo)致無法打平衡壓力。具體做法如下：（1）油壓與平衡壓力小于封隔器額定耐壓差。（2）對(duì)于套管損壞、或封隔器上部有射開層，通常做法是多備打平衡用水，如果上部層位滲透率較高，那就采用屏蔽暫堵技術(shù)。（3）平衡壓力小于井口額定承壓限制，這個(gè)一般沒問題。平衡壓力和液柱壓力之和小于套管限壓。平衡壓力的具體數(shù)據(jù)一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工油壓變化調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳庭根 管志川主編.鉆井工程理論與技術(shù).-陳庭根 石油大學(xué)出版社， 2000.8