油水井套管結(jié)垢優(yōu)化處理技術(shù)及應(yīng)用

孟慶鵬　唐倩雯　張燕

摘 要：隨著油田開發(fā)的不斷深入，套管結(jié)垢現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，結(jié)垢對(duì)油水井作業(yè)施工提出了新的挑戰(zhàn)，經(jīng)探索在作業(yè)施工中總結(jié)出除垢工藝，以及高效銑通一體化修井工具發(fā)明使除垢施工達(dá)到規(guī)范化，在減少作業(yè)費(fèi)用，保護(hù)套管，提高除垢時(shí)效方面取得明顯成果。

關(guān)鍵詞：井況；結(jié)垢；除垢技術(shù)；優(yōu)化處理

隨著油田開發(fā)的不斷深入，油水井的井況發(fā)生較大的變化，如抽汲介質(zhì)、注入水質(zhì)等井下因素的影響，套管結(jié)垢現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，因套管通徑變小，致使通井管柱難以一次到位，就無法進(jìn)行下步施工工序，也即必須進(jìn)行除垢。目前除垢方式一般有機(jī)械除垢，化學(xué)除垢，或是二者有機(jī)結(jié)合；對(duì)套管進(jìn)行除垢，如果選擇方式不合理，將影響作業(yè)施工進(jìn)度，傷害套管，同時(shí)消耗大量作業(yè)費(fèi)用。為達(dá)到有效除垢，保護(hù)套管，必需優(yōu)選處理方式，經(jīng)過近年來不斷探索，解剖分析每次施工，在作業(yè)施工中總結(jié)出了除垢工藝，形成“鉆、磨、酸、刮、銑”工作思路，從而達(dá)到除垢施工規(guī)范化，取得了一些成果，收到了很好的經(jīng)濟(jì)效益。需要特別說明的是，為解決除垢、通井問題，發(fā)明了高效銑通一體化修井工具，得到了普遍使用，大大提高了生產(chǎn)效率，減少了施工工序。

1、結(jié)垢成因及危害

目前油田結(jié)垢井多而且分布廣，在各個(gè)油田都有結(jié)垢嚴(yán)重井出現(xiàn)，就連新區(qū)塊，含水較低的井也出現(xiàn)結(jié)垢嚴(yán)重井。針對(duì)注水井，注入水中含有大量機(jī)械雜質(zhì)和其它礦物質(zhì)，造成了套管結(jié)垢的可能性，還有的注水井由于套管注水，從而形成了套管長(zhǎng)井段結(jié)垢；針對(duì)油井，在其生產(chǎn)過程中，產(chǎn)出液所含大量礦物，隨著生產(chǎn)時(shí)間的不斷推移及環(huán)境變化，在套管內(nèi)壁附著形成套管垢。套管結(jié)垢主要分布在油層及以上部位，在油井泵下部位套管結(jié)垢現(xiàn)象也常出現(xiàn)；垢的成份主要類型為：碳酸鹽垢（碳酸鈣、碳酸亞鐵）、硫化物（硫化亞鐵等）、鐵的氧化物及混合垢樣，其中酸溶性垢占 98.3%，根據(jù)垢樣分析，一是油井結(jié)垢以腐蝕性垢為主，油井腐蝕、結(jié)垢共存；二是油井結(jié)垢以碳酸鹽水垢為主，其結(jié)垢機(jī)理各不相同。結(jié)垢直接造成油井液量下降，泵漏、泵卡；水井表現(xiàn)在注水量減少，泵壓升高；管桿結(jié)垢造成大量更換主材，套管內(nèi)除垢造成作業(yè)費(fèi)用升高，油層結(jié)垢消耗大量酸液及阻垢劑，總之導(dǎo)致作業(yè)費(fèi)用居高不下。處理套管結(jié)垢井比率呈現(xiàn)逐年增多現(xiàn)象，處理難度也越來越大，比率分別為0.143、0.195、0.212，平均單口次費(fèi)用3萬元，單井費(fèi)用呈逐年增多現(xiàn)象。

2、 優(yōu)化處理套管結(jié)垢方式與工具選擇

近年來，研究院積極把理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，充分發(fā)揮專業(yè)技術(shù)特長(zhǎng)，創(chuàng)新應(yīng)用多種技術(shù)和措施，優(yōu)化套管除垢方式，形成“鉆、磨、酸、刮、銑”工作模式，加快了方案制定，提高了運(yùn)行效率，解決了許多生產(chǎn)實(shí)際中的技術(shù)難題。

2.1“鉆、磨” 針對(duì)套管結(jié)垢嚴(yán)重，井眼堵死或存有較小通徑的井（如套管結(jié)垢通道內(nèi)徑小于90mm的井），需切削垢片較厚，選擇工具遵循直徑從小到大，層層遞進(jìn)原則，一般使用中間不留水眼，能波及底部垢截面的工具，要求該工具水眼大，本體直徑小（直徑一般在95mm、105mm以內(nèi)）的尖刮刀或是帶刃磨鞋，再就是使用側(cè)水眼、小直徑尖銑錐等工具先處理通道，同時(shí)取垢樣分析，待井眼處理至設(shè)計(jì)位置后，制定有針對(duì)性的酸洗方案（依據(jù)結(jié)垢井段的容量設(shè)定酸量，并要求酸液能充分溶解垢），利用該管柱替酸到位后，立即上提鉆具到結(jié)垢部位以上，防止卡鉆，關(guān)井反應(yīng)時(shí)間需較長(zhǎng)，一般為1-2小時(shí)，然后下放鉆具充分洗井，洗井徹底后起出鉆磨管柱，然后根據(jù)設(shè)計(jì)、井身要求選擇大直徑的銑錐、復(fù)式銑錐、銑通一體等工具處理垢，要求中間水眼直徑越大越好，側(cè)面能波及套管內(nèi)壁的每一個(gè)角度。

2.2“酸” 針對(duì)結(jié)垢嚴(yán)重，且結(jié)垢井段較長(zhǎng)的井（一般大于100米），有通道（或已鉆磨出通道），取垢樣化驗(yàn)（也可從管桿上取垢樣），先下入光油管，進(jìn)行酸洗除垢（利用酸液能溶解礦物成分的這一特性，而采用的一種除垢工藝）。通過化驗(yàn)分析垢樣得知，我廠油水井所形成垢均以鈣質(zhì)為主，而鹽酸和鈣質(zhì)反應(yīng)生成氯化鈣，而氯化鈣能溶解于水中，這樣就可通過洗井將反應(yīng)后的殘酸和可溶物排出地面，達(dá)到清除套管結(jié)垢的目的。該技術(shù)具有實(shí)施工藝簡(jiǎn)單，酸液量小，經(jīng)濟(jì)高效的特點(diǎn)。但要注意由于部分結(jié)垢產(chǎn)物為硫化物，在酸洗過程中會(huì)產(chǎn)生大量的H2S有毒氣體，產(chǎn)生安全隱患，為防止施工過程中H2S中毒，我們加大了對(duì)殘酸的處理力度，可采取飽和碳酸氫鈉溶液中和法及氯化鐵溶液氧化法處理殘酸，這樣絕大部分硫化氫氣體被消耗，大大降低了硫化氫氣體對(duì)人體的傷害。酸洗后，結(jié)合設(shè)計(jì)、井筒要求，選擇合適直徑、長(zhǎng)度、具有針對(duì)性的工具再次處理垢。要求選擇的銑錐、復(fù)式銑錐、刮刀、銑通一體等工具，底部水眼直徑大，烏鋼裸露，施工時(shí)可采用上下活動(dòng)鉆具及旋轉(zhuǎn)鉆具方式除垢。

2.3“刮、銑” 對(duì)結(jié)垢不太嚴(yán)重，有較大通道的井（或是鉆、磨、酸后產(chǎn)生通道），可根據(jù)設(shè)計(jì)要求及井身結(jié)構(gòu)選擇帶大水眼的除垢工具，要求側(cè)面能波及井筒內(nèi)壁的每一個(gè)角度。例卡封（分層酸化、分層注水）、射孔等就需下大直徑，工具較長(zhǎng)的除垢工具，其中不同規(guī)格的高效銑通一體修井工具就是比較好的選擇，施工時(shí)可采用上下活動(dòng)鉆具及旋轉(zhuǎn)鉆具方式除垢，其烏鋼尖角可加快除垢速度，其特殊的外表結(jié)構(gòu)可形成較大的接觸面積同樣可加快除垢速度。

2.4 取得的效果

“鉆、磨、酸、刮、銑”，各有其特點(diǎn)和應(yīng)用條件，需查閱井史，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況、井身結(jié)構(gòu)及區(qū)塊特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求來選用，通過不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，合理選擇處理方式及輔助工具參數(shù)，這將對(duì)加快作業(yè)施工進(jìn)度，縮短磨銑時(shí)間，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用奠定基礎(chǔ)。今年以來先后處理套管結(jié)垢井58口次，其中7口井處理過2次，對(duì)處理套管結(jié)垢方式，全部依照規(guī)定進(jìn)行了優(yōu)化，取得了明顯效果，僅節(jié)約作業(yè)費(fèi)用就77萬元。

3、高效銑通一體化修井工具的研發(fā)及應(yīng)用

隨著油田開發(fā)的不斷深入，多數(shù)井套管結(jié)垢現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，處理難度越來越大，尤其是今年加大了水井治理工作量，但由于這些井多年未處理過井筒，井況復(fù)雜，通井管柱難以一次到位，無法保證下步施工，為此攻關(guān)小組結(jié)合實(shí)際，立項(xiàng)研究，設(shè)計(jì)完成了規(guī)格、型號(hào)不同的高效銑通一體化修井工具，形成適合油田井下作業(yè)的銑通系列產(chǎn)品，它將磨銑、通井工具合二為一，實(shí)現(xiàn)了前部清理井筒，后部通井驗(yàn)證套管，使除垢、通井工序一次完成，克服了原先因通井不到位，再采取磨銑等其它措施的弊端。

參考文獻(xiàn)

1. 郭永飛，李加剛. 油水井井筒結(jié)垢分析與處理[J]. 化工管理. 2014（36）

2. 王平. 西峰油田結(jié)垢現(xiàn)狀及防垢措施研究[J]. 石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督. 2015（02）