CJ40-400工程測(cè)井與Y445封隔器治理套損井技術(shù)探討

王西強(qiáng)，張繼明

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第七采油廠 陜西 西安 710018；2.中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院，石油管材及裝備材料服役行為與結(jié)構(gòu)安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 陜西 西安 710077)

0 引 言

石油套管是用于支撐油、氣井井壁的鋼管，以保證鉆井過(guò)程進(jìn)行和完井后整個(gè)油井的正常運(yùn)行，在石油工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于套管服役環(huán)境的復(fù)雜性，井下服役中的套管容易發(fā)生破損。一方面套管容易受到圍巖壓力、泥巖膨脹和蠕變、地殼運(yùn)動(dòng)(滑坡和泥石流)、油層出砂、地面下沉和油層壓實(shí)、鹽巖蠕變等地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的破壞，另一方面原油天然氣中含有的硫、二氧化碳及硫化氫，以及地層水和注入水中含有的各種腐蝕性物質(zhì)與金屬套管發(fā)生反應(yīng)而腐蝕套管管體，導(dǎo)致套管的破損。套損已經(jīng)成為油田開(kāi)采的棘手問(wèn)題，不但影響油井的使用壽命、油氣產(chǎn)量和注水效果，而且會(huì)導(dǎo)致各種油井質(zhì)量事故的發(fā)生，嚴(yán)重者可導(dǎo)致整個(gè)油井的報(bào)廢，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，俄羅斯的班長(zhǎng)達(dá)勒威油田和羅馬尼亞的坦勒斯油田開(kāi)采一定年限后，套管破損率占套管總數(shù)量的30 %和20 %[1]，而國(guó)內(nèi)套管破損率也非常嚴(yán)重，我國(guó)東北、西部及東部油田的套管破損率分別為11.3%、17.2%和14.5 %[2-3]，造成直接經(jīng)濟(jì)損失140多億人民幣。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)套損油井的修復(fù)技術(shù)開(kāi)展了廣泛的研究，長(zhǎng)距離套損井液壓補(bǔ)貼加固工藝技術(shù)[4]，淺層套損井大灰量堵劑封堵技術(shù)[5]，液壓脹管式套管補(bǔ)貼技術(shù)[6]，新型高強(qiáng)度復(fù)合堵劑封竄堵漏技術(shù)[7]，高壓井原型補(bǔ)丁修補(bǔ)技術(shù)[8]等，取得了良好的修復(fù)效果，從而延長(zhǎng)油井的壽命，防止事故的發(fā)生，對(duì)油氣田的穩(wěn)產(chǎn)及發(fā)展起到重要的作用。本文針對(duì)套損油井，采用工程測(cè)井技術(shù)對(duì)套管損傷進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，然后采用合適的封隔器對(duì)套損位置進(jìn)行封堵隔離開(kāi)展研究。

1 研究方法和裝置

采用CJ40-400套管形變多參數(shù)組合測(cè)井儀檢測(cè)破損套管的形變量，檢測(cè)金屬套管的質(zhì)量狀況，確定和識(shí)別套管的變形、錯(cuò)斷、彎曲、孔眼、裂縫與玷污以及套管外部腐蝕或破損等狀況，標(biāo)識(shí)套損部位的方位和井深等信息，還可以精確測(cè)量套管的橫向、縱向裂縫和套管壁厚。在成像軟件的支持下，可繪制套管形變的立體成像圖和成像解釋成果圖。圖1為CJ40-400組合測(cè)井儀探測(cè)臂結(jié)構(gòu)圖和實(shí)物圖，探測(cè)臂與芯桿、傳感器相連，通過(guò)位移傳感器把測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器將所得到的數(shù)據(jù)處理并通過(guò)編碼的方式傳輸?shù)骄系孛嬖O(shè)備，從而繪制出套管內(nèi)徑狀況的MIT-MTT(多臂成像測(cè)井儀-磁壁厚測(cè)井儀)曲線(xiàn)圖，確定套管損壞位置以及尺寸。

封隔器是油氣井實(shí)現(xiàn)控制性開(kāi)采及增產(chǎn)措施實(shí)施的主要井下工具，對(duì)油氣田高效開(kāi)發(fā)及經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)起著關(guān)鍵性作用。封隔器主要作用是選擇性開(kāi)采、高壓保護(hù)套管及防止套管腐蝕。圖2為試驗(yàn)采用Y445型封隔器，封隔器上設(shè)計(jì)有采油通道，坐封時(shí)，活塞套上行，采油通道被打開(kāi)；坐封后，上層壓力作用在平衡活塞上，向上推動(dòng)膠筒，使解封銷(xiāo)釘免受剪切力；解封時(shí)，靠膠筒與套管的摩擦力剪斷解封銷(xiāo)釘，活塞套下行，關(guān)閉采油通道。

圖1 CJ40-400套管形變多參數(shù)組合測(cè)井儀探測(cè)臂和實(shí)物圖

圖2 Y445型封隔器(a)和(b)工作原理圖

2 工程試驗(yàn)與結(jié)果分析

2.1 套管損壞工程測(cè)量

圖3為采用CJ40-400套管形變多參數(shù)組合測(cè)井儀繪制的環(huán)85-81井的MIT+MTT曲線(xiàn)圖。

圖3 CJ40-400套管形變多參數(shù)組合測(cè)井儀獲得環(huán)85-81井MIT+MTT曲線(xiàn)

從圖3可以看出，環(huán)85-81井套管存在嚴(yán)重腐蝕穿孔，嚴(yán)重腐蝕段位于1 934.66～1 967.19 m井深和2 394.54～2 396.28 m井深，分別在1 945.58 m、1 949.25 m、1 964.25 m和1 964.76 m存在四個(gè)穿孔點(diǎn)。圖4為根據(jù)環(huán)85-81井MIT+MTT數(shù)據(jù)繪制的其中兩處穿孔成像圖，可以看出，在套管管壁上各存在一處穿孔，穿孔尺寸分別為6.0 mm×1.5 mm和12.1 mm×7.2 mm。

圖4 根據(jù)工程測(cè)井繪制的穿孔點(diǎn)圖

2.2 封隔器工程施工

根據(jù)破損套管工程測(cè)量結(jié)果和MIT+MTT曲線(xiàn)圖，制定了封隔器工程實(shí)施方案。

施工依據(jù)： 1)由于該井上層套破水與生產(chǎn)層系水型不匹配及長(zhǎng)期停井導(dǎo)致射孔段附近存在結(jié)垢堵塞現(xiàn)象，為了疏通地層進(jìn)液通道，決定重新鉆孔解堵。2)該井工程測(cè)井顯示兩處腐蝕段2 394.54～2 396.28 m和2 363～2 367.8 m，其中2 363～2 367.8 m對(duì)應(yīng)水層；為治理上層套破水，決定在管壁完好的一根套管2 408～2 418 m處使用封隔器隔采，為避開(kāi)套管接箍確定坐封位置為2 411 m。

施工過(guò)程：用Φ118 mm×1.8 m的通井規(guī)通井至人工井底2 470 m，下GX140T刮管器刮管至2 445 m并進(jìn)行洗井(用水量60 m3)；在延9層2 434～2 436 m進(jìn)行重新鉆孔，然后下入Y445封隔器進(jìn)行座封，封隔器到達(dá)座封位置2 411 m后，打壓座封。座封后，井壓力逐步上升，并在4 MPa、8 MPa、10 MPa、12 MPa、14 MPa和16 MPa每個(gè)壓力值穩(wěn)壓5 min，壓力都能保持穩(wěn)定，沒(méi)有下降，但當(dāng)壓力達(dá)到18 MPa后壓力突降，封隔器丟手，整個(gè)過(guò)程環(huán)空開(kāi)放未返液。待封隔器座封成功，起出插管，最后清理插管、更換損壞密封圈，下入插管+油管+抽油泵+油管開(kāi)始抽油。即油管柱為：母堵+油管+Y445封隔器(2 411 m)+油管+抽油泵+油管至井口。

2.3 封隔效果分析

該井2016年3月21日完井后，連續(xù)生產(chǎn)6天見(jiàn)油，平均日產(chǎn)液量3.63 m3，油量0.35 t，含水80.5%，含鹽40 950 mg/L，3月29日開(kāi)始出純水，后期間斷性見(jiàn)油，目前日產(chǎn)純水5.07 m3，液面穩(wěn)定在350 m，Clˉ含量為109 120 mg/L。該井套管破損后Clˉ含量為13 158 mg/L，較隔采前Clˉ含量上升明顯，確定隔采有效。為了驗(yàn)證工程測(cè)井和封隔器組合隔采技術(shù)有效性，相繼在尚02-3、環(huán)67-75、尚15-15、環(huán)77-4、環(huán)3-15、環(huán)5-14、環(huán)26-26等7口井中進(jìn)行了實(shí)施，均獲得有效封隔，實(shí)現(xiàn)日增油產(chǎn)量7.85 t。

3 結(jié) 論

含水油井套管腐蝕破損是油田開(kāi)發(fā)中較普遍的問(wèn)題，套管損壞嚴(yán)重影響著油田產(chǎn)量和運(yùn)行安全，也是油田較為棘手的問(wèn)題。針對(duì)套管破損老舊油水井，采用工程測(cè)井和封隔器組合技術(shù)進(jìn)行套損井的治理，經(jīng)工程實(shí)踐證明，該技術(shù)在套損井治理中效果顯著，值得廣泛推廣。