雙河油區(qū)特低滲油藏油井故障頻繁原因分析

王偉 江紹靜 黃春霞 田耕虎 陳怡秀 孫德瑞 金志 申哲娜

(1.陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司研究院，西安 710075;2.延長油田股份有限公司，陜西 延安 716000)

1 油區(qū)概況

雙河油區(qū)隸屬延長石油永寧采油廠，于1993年圍繞永1井開展評價鉆探和改造壓裂工作，獲得了工業(yè)油流，揭開了區(qū)內(nèi)勘探開發(fā)的序幕。之后通過滾動勘探開發(fā)，相繼發(fā)現(xiàn)延8、延10、長6等多套油層，形成了面積近2 00 km2、儲量近億噸級的特低滲透油藏，目前區(qū)域內(nèi)年產(chǎn)油逾60萬t。長6油層為區(qū)塊內(nèi)的主力油層，占區(qū)內(nèi)總儲量的88.6%，平均井深1 750 m，油層有效厚度為15 m，孔隙度為12.5%，平均滲透率為 1.04 ×10-3μm2。區(qū)內(nèi)油層物性差，為“巖性-物性-裂隙”綜合控制的油藏，油水分異不明顯，油水混儲，存在邊底水，為彈性-溶解氣驅(qū)型油藏［1-2］。油區(qū)自2000年開始注水開發(fā)，目前注采比約為1∶1，基本保持注采平衡，部分油井出現(xiàn)水淹，綜合含水約為30% ～50%。區(qū)內(nèi)地面原油物性見表1。地層條件下原油黏度平均為3.7 mPa·s，原油性質(zhì)較好。地層水中Ca2+含量為3 751 mg/L，Mg2+含量為626.5 mg/L，平均總礦化度76 398.3 mg/L，水型為 CaCl2，pH 值為 6.6。

可見，雙河油區(qū)特低滲油藏天然能量低，油井單井產(chǎn)量不高，井筒易結(jié)蠟、結(jié)垢或腐蝕;同時陜北地貌以溝壑為主，環(huán)境惡劣，導(dǎo)致油井故障率高，免修期短，修井成本高［3-7］。因此，油區(qū)急需提升采油工藝的技術(shù)水平和管理水平，延長油井的免修期，控制單井的修井作業(yè)成本［8-11］。本次研究通過雙河油區(qū)特低滲油藏一段時期內(nèi)的修井作業(yè)統(tǒng)計和現(xiàn)場跟蹤，分析導(dǎo)致修井作業(yè)頻繁的主要原因，并提出改進及預(yù)防措施。

2 油井故障統(tǒng)計及分類

油區(qū)內(nèi)某采油大隊管轄油井、水井、水源井共計1 467口。2013年度完成產(chǎn)量約33.1萬t，平均單井產(chǎn)液約為1.95 m3/d，產(chǎn)油僅為0.877 t/d。該采油大隊修井作業(yè)主要由外協(xié)隊伍完成，采油大隊負(fù)責(zé)方案設(shè)計和監(jiān)督。統(tǒng)計該大隊2014年1月至5月期間的修井臺賬和修井反饋信息，發(fā)現(xiàn)總修井次數(shù)達(dá)到了1 152井次，月平均修井次數(shù)占總井?dāng)?shù)的15.7%，油井平均免修期僅為191 d。根據(jù)修井隊伍的反饋信息，按事故出現(xiàn)在油井的位置將油井故障類型分為8類:

(2)井口問題，主要包括更換萬向、防噴盤根盒、四通等井口裝置。

(3)光桿斷落，主要包括光桿落井、光桿斷、光桿磨損、光桿腐蝕。

(4)油桿斷脫，主要包括油桿斷、油桿脫扣，油桿偏磨。

(5)油管漏失，主要包括油管脫落、油管絲扣密封不嚴(yán)、油管磨損和穿刺漏失。

(6)各類卡泵，主要包括砂卡、蠟卡、鐵屑卡、機械卡死。

(7)油泵故障，主要包括泵筒間隙大、活塞斷、固定凡爾漏失、游動法爾漏失、出泵筒、碰泵、泵筒漏失以及因地層供液不足引起的油井不上液問題。

(8)其他故障，主要包括事故井投產(chǎn)、注水井修井、水源井修井、油井磁化不上液、加短節(jié)等其他修井作業(yè)。

表1為油井故障原因統(tǒng)計，圖1為油井故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖。月平均修井量高達(dá)230井次，其中故障最多的是抽油桿機械拉斷和脫扣，其次是油泵問題，然后是光桿落井和斷桿故障。這3類故障問題突出，占總故障的66%。根據(jù)日均發(fā)生的頻繁程度將修井作業(yè)分為以下3類:

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Ⅰ類故障:日平均次數(shù)≥1，包括油桿斷脫、光桿斷落、油泵問題。

Ⅱ類故障:0.5≤日平均次數(shù) ＜1，包括各類卡泵、井口問題及毛辮子磨損。

Ⅲ類故障:日平均次數(shù)＜0.5，存在油管漏失及其他事故。

必須針對作業(yè)頻繁的Ⅰ類故障和Ⅱ類故障分析其原因，找出導(dǎo)致故障的主要影響因素，從而針對性地采取合理的治理或預(yù)防措施，降低故障發(fā)生概率。

表1 2014年1—5月全部油井故障原因統(tǒng)計

圖1 油井故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖

圖2 雙河油區(qū)單井修井輪次分布直方圖

圖2為雙河油區(qū)單井修井輪次分布直方圖。按照采油廠規(guī)定油井修井保修期為40 d，在統(tǒng)計時間內(nèi)修井次數(shù)超過3次的井均達(dá)不到采油廠規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，在所有的作業(yè)井中有53口不達(dá)標(biāo)，占總井?dāng)?shù)的4.6%，免修期短，返修率高。其中SH-X井的問題尤為突出，在2014年1月至5月內(nèi)修井達(dá)7次，1月23日卡泵，2月9日又第2次卡泵，2月20日采油桿在上部第6根的接箍處斷裂，3月13日發(fā)生第3次卡泵，4月23日油桿下部脫扣，5月12日井口防噴盒損壞，5月25日又發(fā)生第3次油桿斷脫。

3 故障原因與預(yù)防措施

3.1 Ⅰ類故障

事故發(fā)生較為頻繁、修井作業(yè)所占比例較高的Ⅰ類故障中，光桿斷落和油桿斷脫故障占總修井量的45.7%。其主要原因如下:

(1)油區(qū)因黃土高塬地貌所限主要采用叢式井開發(fā)模式，定向井居多，斜井所占比例在80%以上，因此由于井斜和井眼質(zhì)量問題導(dǎo)致光桿不居中、油桿偏磨問題較為嚴(yán)重，不同軸也會產(chǎn)生附加彎矩和扭矩導(dǎo)致油井工作不平穩(wěn)。

(2)修井作業(yè)主要采用外協(xié)作業(yè)隊伍，其設(shè)備落后、技術(shù)差，雖然節(jié)約了成本，但也導(dǎo)致作業(yè)質(zhì)量不高，油井返修率高，經(jīng)常發(fā)生油桿脫扣事故。

(3)采油桿柱組合不合理或現(xiàn)場未嚴(yán)格按照設(shè)計下放。如光桿尺寸過細(xì)，打方卡子處應(yīng)力集中拉斷，油桿或光桿受力不均導(dǎo)致疲勞拉斷等。

(4)油區(qū)管理及油井日常維護不到位。例如油井長期不上液導(dǎo)致光桿干磨、溫度過高而影響桿柱的強度，或井筒不注意防腐而導(dǎo)致光桿、抽油桿、油管等受到一定的腐蝕破壞。導(dǎo)致油泵問題過多的原因主要是泵筒、游動閥、固定閥腐蝕問題，以及防沖擊或光桿沖程不合理等。

針對Ⅰ類故障中的油桿問題:應(yīng)分析受力情況，優(yōu)化桿柱組合;合理設(shè)計滑塊和防磨扶正器的位置或使用加重桿，防止偏磨;加強作業(yè)監(jiān)督，對損壞的油桿及時更換、上油桿扣不能過松或過緊。如SH-X井在統(tǒng)計期間內(nèi)就發(fā)生了3次斷脫，其中第二次斷脫事故距第三次斷脫事故僅為一個月，因此在作業(yè)過程中加強監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)征兆及時處理。解決光桿問題時應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求尺寸下光桿，采用雙懸掛懸繩器防止方卡子處斷脫，發(fā)現(xiàn)光桿不居中現(xiàn)象時及時調(diào)整。與此同時油井日常維護要到位。

3.2 Ⅱ類故障

對于Ⅱ類故障中，井口問題和毛辮子磨損故障所處位置都在地面以上，其主要原因是日常維護不到位所導(dǎo)致。例如抽油機工作不平穩(wěn)，毛辮子上下沖程受力波動較大易毛刺;毛辮子、井口長期風(fēng)吹雨淋，因維護不到位腐蝕損壞?？ū脝栴}主要原因是含水率相對較高及地層水礦化度高導(dǎo)致結(jié)垢、地層出砂、區(qū)塊內(nèi)原油含蠟量高及作業(yè)過程不規(guī)范導(dǎo)致異物落井引起卡泵。

Ⅱ類故障中可通過加強油井的日常維護降低事故的發(fā)生率。對于卡泵問題，同是SH-X井在統(tǒng)計時間內(nèi)發(fā)生卡泵3次，其中第二次卡泵作業(yè)距第一次卡泵作業(yè)不到17 d，第三次卡泵作業(yè)距上次修井作業(yè)僅為21 d。在此建議:每次修井過程中應(yīng)全面檢查起出管柱，排除隱患，減少修井頻繁，降低生產(chǎn)成本;同時也可改進現(xiàn)有抽油泵采用特種防砂防卡泵，同時適當(dāng)添加防蠟劑、防結(jié)垢劑及采取防砂措施，減少卡泵事故的發(fā)生。

3.3 Ⅲ類故障

對于Ⅲ類故障，油管漏失主要是抽油桿與油管之間的偏磨，油管質(zhì)量不合格或腐蝕導(dǎo)致的，事故發(fā)生概率相對較小，可在其他修井作業(yè)過程中檢驗油管即可。其他各類事故發(fā)生概率較小，目前可暫不予以考慮。

4 結(jié)語

針對各類故障，提出以下建議:

(1)技術(shù)上，完善井史資料，合理設(shè)計采油井井下管柱實施方案，并根據(jù)油井生產(chǎn)狀況及時調(diào)整。同時結(jié)合油區(qū)的地層狀況和油水性質(zhì)，做好井下管柱材料的選材，并研發(fā)適合陜北地區(qū)油田開發(fā)的防腐、防蠟、防結(jié)垢技術(shù)。

(2)管理上，加強對外協(xié)修井隊伍的監(jiān)督，嚴(yán)格按照設(shè)計方案施工。同時加強油井的日常巡視和維護，發(fā)現(xiàn)問題，及時排除或上報。

(3)對于特低滲油藏日產(chǎn)油量較低的井可論證間歇采油或CO2吞吐技術(shù)，優(yōu)化油井合理的工作制度。不僅降低油井采油的耗電量，也可提高油井的單井產(chǎn)量，降低抽油井的工作時間，減少損耗、延長油井免修期。

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