午XX區(qū)套損治理技術(shù)探索及應(yīng)用

尤明全

一、套損井現(xiàn)狀

隨著油田開發(fā)逐步深入，油井井筒狀況日趨復(fù)雜，尤其是侏羅系油井套管腐蝕嚴(yán)重，極易造成穿孔，導(dǎo)致油井含水上升，且產(chǎn)能損失治理后產(chǎn)量恢復(fù)率低（56.3%）。近年來，套損井?dāng)?shù)量呈上升趨勢，目前套破（疑似套破）井65口，主要分布在**區(qū)、**等區(qū)（圖）。

以午**區(qū)為例，套管腐蝕位置主要分布在1100-1500米，位于采油泵以下的直羅層和延4+5，平均穿孔點(diǎn)8個，腐蝕類型以點(diǎn)狀內(nèi)腐蝕為主。

二、套損主控因素

通過研究分析，套管腐蝕與CO2、H2S、含水等具有顯著的關(guān)聯(lián)性。

取得認(rèn)識一：通過對比午**區(qū)與白**區(qū)套損井套損前含水發(fā)現(xiàn)，午**區(qū)套損井套損前含水低于10%的有28口，高于10%的有11口，低含水井套損占比71.8%;白**區(qū)套損井套損前低含水比例占比26.3%。分析認(rèn)為，該區(qū)由于地層流體內(nèi)含有CO2，在低含水階段就開始套管腐蝕，隨著含水率的上升，腐蝕速率將逐步加快，直至形成孔洞型穿孔。

取得認(rèn)識二：通過研究發(fā)現(xiàn)，套管腐蝕的井段多位于泵掛以下，油層段以上的直羅層和延4+5大水層，而投加緩蝕劑對這一段的腐蝕起不到減緩的作用，該段腐蝕主要受地層流體內(nèi)CO2等因素的影響，腐蝕速率快，易造成套管穿孔。針對無底水油井通過加深泵掛，降低動液面，投加緩蝕劑等手段，達(dá)到延緩套管腐蝕，延長套管使用壽命的目的。

三、套損特征

午**區(qū)油井套損前多表現(xiàn)為低含水（10%以下），與液量、液面無關(guān);套破后表現(xiàn)為液量突升，含水上升，含鹽下降（10000mg/L左右），動液面上升（上升至500-800m），水型為洛河層水型（ Na2SO4）;

四、常規(guī)治理手段效果評價(jià)

常規(guī)隔采（軌封隔采）：針對套管腐蝕滲漏造成的含水上升，一般套損段吸水量 ≤80L/min，15MPa。

LEP長壽命封隔器隔采：為解決常規(guī)隔采有效期短等不足，推行以LEP封隔器;

套管補(bǔ)貼：即針對無有效隔采座封位置的套損井，開展膨脹管補(bǔ)貼試驗(yàn)，重塑座封段;

側(cè)鉆更新：包括側(cè)鉆即對套破嚴(yán)重、常規(guī)治理難見效井，試驗(yàn)套管修復(fù)（開窗側(cè)鉆）;更新即對于區(qū)域內(nèi)剩余油富集，新井初期產(chǎn)能>2.0t，全井段套管腐蝕破漏嚴(yán)重或井筒套變，采取更新的方式治理;

從目前應(yīng)用情況看，多采用軌封和長壽命封隔器隔采，仍造成油量損失約30t，新增套破井一次隔采產(chǎn)量恢復(fù)率86.3%、多次隔采產(chǎn)能保持率74.6%，但存在如下弊端：

一是由于套管腐蝕越發(fā)嚴(yán)重，造成隔采效果越來越差，隔不住的情況時有發(fā)生;根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年因套破井隔采失效重新隔采約16井次，既增加了作業(yè)頻次，又增加了井下作業(yè)費(fèi)用和井控、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

二是大直徑工具入井存在很大風(fēng)險(xiǎn)。軌道式封隔器入井時間長，卡牙容易加劇隔采位置的套管腐蝕，再次起鉆檢維護(hù)作業(yè)時容易造成卡鉆;長壽命封隔器入井時間長，由于套破后高含水結(jié)垢，再次檢維護(hù)作業(yè)時打撈封隔器難度大，出現(xiàn)一次打撈不成功的情況。如午**井2019年4月酸化后下入長壽命封隔器至2021年1月期間經(jīng)過4次檢泵，2021年1月再次檢泵封隔器經(jīng)過5次打撈，才打撈成功，既增加了井控和環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，又增加井下作業(yè)費(fèi)用;

三是由于軌封要壓一定的壓力才能有效座封，增加的油管桿的彎曲度，既增加的抽油機(jī)負(fù)荷又增加了油管磨破的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我區(qū)每年因套破井隔采導(dǎo)致油管破檢泵約13井次。多次施工，既有油量損失，又增加了檢泵頻次，也增加了地層堵的風(fēng)險(xiǎn)。

五、主要技術(shù)體系

由于機(jī)械封隔器隔采弊端，急需要對套破井探索一種一次治理，不下入機(jī)械封隔器，長期見效的解決方案。提出了“化學(xué)堵漏+小型壓裂”組合技術(shù) 。

優(yōu)點(diǎn)：

1、化學(xué)堵漏能夠有效的達(dá)到一次封堵穿孔段的目的;

2、穿孔段封堵住后避免了下入大直徑工具帶來的套管損傷、地層堵、封隔器卡等的風(fēng)險(xiǎn);

3、小型壓裂措施能夠解除套破后造成的地層堵塞，改善裂縫倒流能力 ;

化學(xué)堵漏：結(jié)合工程測井和套管試壓等找漏資料，以井筒試壓確定套損段吸水量，套損點(diǎn)確定填砂量，

填砂量的確定：

d---套管外徑;h--填砂高度;

擠封水泥量的確定：

d---套管外徑;D--封堵后的水泥環(huán)外徑;

h--封堵層段的高度;Φ--封堵層段的有效孔隙度;

小型壓裂

Ⅱ類、Ⅲ類接觸油井：前置酸+小型壓裂。前置酸疏通堵塞孔隙通道，小型壓裂使原縫張開，通過酸液的溶蝕作用改善地層與裂縫之間的連通性;通過酸液對壓裂液殘膠的降解改善支撐裂縫的導(dǎo)流能力。

Ⅰ類接觸油井：小型壓裂。由于底水存在，為防止前置酸溝通底水，要進(jìn)一步提高壓裂參數(shù)，利用小型壓裂造出新縫，形成新的滲流通道，避開已污染區(qū)，實(shí)現(xiàn)厚油層縱向上充分動用。

根據(jù)歷年來午**區(qū)原層改造措施油井的物性、改造參數(shù)進(jìn)行匯總分析，確定了影響單井產(chǎn)量的主控因素是泥質(zhì)含量、含油飽和度、砂量、排量、入地液量。

根據(jù)措施增油效果與儲層物性、施工參數(shù)、地層壓力保持水平之間相關(guān)性，確定最優(yōu)壓裂施工參數(shù)。

六、治理案例分析

山**井位于**油田午**區(qū)東部，為Ⅰ類接觸，開采層位延9。初期日產(chǎn)油4.3t，含水3.6%，2017年9月套破，下長壽命封隔器隔采，隔采后日產(chǎn)油2.4t，含水33.2%，2019年12月地層堵液量下降日產(chǎn)液1.8m3，日產(chǎn)油1.4t，含水9.2%，2020年1月封隔器失效含水上升至77.7%，含鹽7600mg/L，地質(zhì)儲量采收率7.66%，分析認(rèn)為該井采收率低，符合侏羅系小型加砂壓裂選井標(biāo)準(zhǔn)，可以試驗(yàn)水泥擠封，壓裂治理。

工測顯示穿孔段9處，套破段分布于1179.14m-1445.31m，其它為重度腐蝕和輕微腐蝕。

經(jīng)過治理后未下入封隔器生產(chǎn)，持續(xù)低含水，產(chǎn)油量相比治理前日增油量達(dá)3t，按目前油價(jià)3500元/噸計(jì)算，生產(chǎn)100噸原油后收回投資成本，該井生產(chǎn)情況，生產(chǎn)23天后為收益，且為長期收益;目前已連續(xù)生產(chǎn)352天，投入產(chǎn)出比達(dá)到1：10。

七、結(jié)論

一是挽回儲量損失;

以午**區(qū)塊為例，區(qū)塊地質(zhì)儲量1735.88萬噸，最終采收率按29.3%計(jì)算可采儲量508.49萬噸，折算單井地質(zhì)控制儲量為16.53萬噸，單井可采控制儲量4.84萬噸;截止2020年底累計(jì)采油量1.3801萬噸，挽回儲量損失3.4599萬噸;

二是投入產(chǎn)出比;以山**井為例，目前投入產(chǎn)出比已達(dá)到1：10，而且在持續(xù)有效。

三是減少了多次隔采治理帶來的引起地層堵的風(fēng)險(xiǎn);

四是減少了檢泵頻次，降低了安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn);

五是有效避免了因套管腐蝕嚴(yán)重，機(jī)械封隔器隔不住的情況發(fā)生;

六是避免了大直徑工具入井存在的井筒處理（卡鉆、磨鉆）的風(fēng)險(xiǎn);

七是減少了井下作業(yè)費(fèi)用，節(jié)約了成本;

無人機(jī)課程理論與實(shí)踐教學(xué)改革研究

王亮王晶

大慶油田有限責(zé)任公司鐵人學(xué)院 ? 黑龍江 ?大慶163000

摘要：隨著我國通用航空體制的不斷改革與完善，無人機(jī)行業(yè)將迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展急需無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用、管理方面的綜合性人才。當(dāng)前無人機(jī)操控和開發(fā)人員極少，行業(yè)需求與高校輸送的相關(guān)專業(yè)人才成反比。因此，深化加強(qiáng)無人機(jī)教學(xué)課程改革和實(shí)踐工作，對于培養(yǎng)大量優(yōu)秀的無人機(jī)相關(guān)專業(yè)人才具有重要意義。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);課程理論;實(shí)踐教學(xué)

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課題體系與課時量不足

無人機(jī)方向課程由“無人機(jī)原理與構(gòu)造”“自動飛行控制系統(tǒng)”“無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)”三門課程組成?！盁o人機(jī)原理與構(gòu)造”課要求學(xué)生了解無人機(jī)相關(guān)知識，并培養(yǎng)無人機(jī)組裝、調(diào)試和操控能力。據(jù)調(diào)查，天途航空AOPA無人機(jī)培訓(xùn)中安排理論課程60學(xué)時和實(shí)操培訓(xùn)74學(xué)時。

1.2 教材不適用

教材是無人機(jī)課程的核心，是保證課堂教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。國內(nèi)現(xiàn)有的教材編寫也剛剛起步，相關(guān)配套的PPT更少。照搬傳統(tǒng)的航空類教材授課，往往導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng)、學(xué)習(xí)效果不佳等問題。此外，僅有的無人機(jī)相關(guān)教材也不是很適合于本校無人機(jī)課程的教學(xué)。

1.3 實(shí)驗(yàn)平臺不適用

雖然已采購25套四旋翼無人機(jī)作為教學(xué)使用，但每年近150名學(xué)生選課，無人機(jī)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在教學(xué)過程中無人機(jī)的損耗率也較高。已采購的無人機(jī)采用PIXHAWK飛控，雖然能滿足無人機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程要求，但存在如下問題：PIXHAWK受硬件限制開發(fā)程度不高，很難進(jìn)行二次開發(fā);PIXHAWK雖然二次開發(fā)程度高于APM，但開源代碼以及各部分使用例程軟件開放程度相對較為復(fù)雜。對于目前學(xué)生教學(xué)要求以及學(xué)生能力要求較高，使用相對困難。

2 課程教學(xué)內(nèi)容改革

2.1“無人機(jī)原理與構(gòu)造”課程教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

2.1.1課程實(shí)驗(yàn)安排從基礎(chǔ)入手，分段培養(yǎng)

在無人機(jī)組裝和調(diào)試方面，要求學(xué)生：能夠根據(jù)無人機(jī)硬件平臺使用說明書進(jìn)行拆裝調(diào)試無人機(jī);在不安裝槳葉的情況下完成機(jī)架選型，加速度計(jì)、羅盤、遙控器和電調(diào)校準(zhǔn)以及飛行模式設(shè)置，并熟悉基本飛行操控流程;學(xué)會無人機(jī)的故障查找和維修。

2.1.2模擬器先行，訓(xùn)練基本操控方法和方向感

在無人機(jī)模擬器練習(xí)方面，要求學(xué)生：熟悉樂迪AT9遙控器，知道什么是美國手，什么是遙控器通道，并學(xué)會通過遙控器控制無人機(jī)飛行;學(xué)會并養(yǎng)成正確的遙控器握控姿勢和良好的站姿;進(jìn)行無人機(jī)懸停模式的飛行練習(xí)，學(xué)會對尾、對側(cè)、對頭、8位懸停、米字型、回字型、O字型以及8字型等飛行操作。

2.2“自動飛行控制系統(tǒng)”課程教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

針對實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足及教材不適用等問題，自制了40套微型四旋翼無人機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺，并編寫配套例程和教材。自制平臺主要作用有：（1）解決對于飛控內(nèi)部結(jié)構(gòu)不清晰和教學(xué)效果差等問題。（2）解決采購飛控開源性差，理解困難問題。（3）解決教學(xué)時效性問題。采購飛控成本高每塊市場價(jià)500元左右，封裝嚴(yán)實(shí)維修困難。（4）配套教材，完全結(jié)合自主飛控與例程，緊密結(jié)合，教學(xué)效果顯著提升。（5）提高學(xué)生利用率和開放程度，自己帶走，哪都能學(xué)。（6）輔助STM32單片機(jī)教學(xué)，飛控板子結(jié)合STM32常用知識，綜合性以及實(shí)用性強(qiáng)大。此外，在自制實(shí)驗(yàn)平臺、編寫配套例程與教材的過程中，讓學(xué)生積極參與進(jìn)來，參與硬件和軟件調(diào)試以及相關(guān)教學(xué)資料整理。

2.3“無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

“無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)”課程減少衛(wèi)星導(dǎo)航、無線電導(dǎo)航以及慣性導(dǎo)航等理論知識，增加無人機(jī)避障/定位技術(shù)的理論和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生根據(jù)自身的愛好和特長，選擇無人機(jī)開或應(yīng)用為切入點(diǎn)。例如：喜歡操控?zé)o人機(jī)的學(xué)生，可以思考讓無人機(jī)搭配各種任務(wù)載荷（如航拍攝像機(jī)、機(jī)械爪和喊話裝置等模塊），在無人機(jī)的行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域開展研究;喜歡研究控制算法和程序編程的學(xué)生，可以思考如何實(shí)現(xiàn)無人機(jī)室內(nèi)懸停、自主避障和自動跟蹤等控制（如多路超聲波避障、雙目視覺避障、光流定位和視覺目標(biāo)跟蹤等控制算法）;喜歡傳感器的學(xué)生，深入學(xué)習(xí)各種濾波算法和姿態(tài)解算方法，并可以思考為什么要進(jìn)行多傳感器數(shù)據(jù)融合等。

3 優(yōu)化考核方式和人才培養(yǎng)模式

建立課前預(yù)習(xí)機(jī)制，使學(xué)生能在課前預(yù)習(xí)指定教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)的融合，解決課內(nèi)學(xué)時不足的問題;加強(qiáng)課程的過程性考核，建立有效可執(zhí)行的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與課后作業(yè)提問驗(yàn)收機(jī)制，給予學(xué)生激勵或懲罰，以此減少編程代碼的抄襲現(xiàn)象;建立教學(xué)成效反饋機(jī)制，對學(xué)生定期開展教學(xué)調(diào)研反饋活動，適時調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容，查漏補(bǔ)缺。針對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及個人學(xué)習(xí)努力上的差異，需要突出無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)開發(fā)兩方面人才的培養(yǎng)。因此，課程期末考核模式采用綜合性課程設(shè)計(jì)形式，改變傳統(tǒng)的試卷考核模式，學(xué)生可以根據(jù)自身的愛好和特長，選擇無人機(jī)開發(fā)或應(yīng)用方面為切入點(diǎn)，可以自行設(shè)計(jì)項(xiàng)目，組成團(tuán)隊(duì)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，教師把關(guān)。學(xué)生自主完成自選課程，以實(shí)物現(xiàn)場驗(yàn)收和PPT答辯等形式給出期末成績。

鼓勵學(xué)生積極參與科研項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀生應(yīng)用型能力的全面提升。推行導(dǎo)師制，使更多學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)行課外科研與工程實(shí)踐，提高實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力。建立多元化的科研項(xiàng)目平臺，通過項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)，全面提升應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。學(xué)生成果生成，引導(dǎo)并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化，如論文及專利等。這也是激發(fā)學(xué)生積極性的重要環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的科研項(xiàng)目反哺教學(xué)。

4 結(jié)束語

通過無人機(jī)方向課程的理論和實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生逐步了解無人機(jī)行業(yè)領(lǐng)域，調(diào)動學(xué)生的無人機(jī)學(xué)習(xí)興趣。通過學(xué)生動手操控?zé)o人機(jī)、編寫無人機(jī)程序代碼以及組隊(duì)完成綜合性課程設(shè)計(jì)等這一系列課程內(nèi)容，逐級提高學(xué)生自身技能和創(chuàng)新能力。本課程系列主要面向電子或電氣等相關(guān)專業(yè)的大二和大三學(xué)生。大二和大三學(xué)生已學(xué)過一定的專業(yè)基礎(chǔ)課程，并具備一定的編程能力。讓學(xué)生課外開展無人機(jī)相關(guān)科研，以論文與專利成果轉(zhuǎn)化為引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性，提高無人機(jī)教學(xué)質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)學(xué)生的科研項(xiàng)目反哺教學(xué)。

參考文獻(xiàn)

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