套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報講義

套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報講義前言

2017年11月6-11日，我們有幸參加河南油田在鄭州承辦的中國石化套損井治理技術(shù)培訓(xùn)班，聽了專家們的講課后，學(xué)到了很多先進的套損井治理技術(shù)和預(yù)防套損的方法，收獲頗多，現(xiàn)將學(xué)習(xí)總結(jié)如下：中國石化套損井治理技術(shù)培訓(xùn)班一、春光油田熱采故障井分類概況

匯報提綱二、套損井治理技術(shù)三、認(rèn)識和建議一、培訓(xùn)主要內(nèi)容套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報培訓(xùn)課程一、培訓(xùn)主要內(nèi)容序號時間課題名稱教師單位17日上午套損井防治配套技術(shù)研究與應(yīng)用吳柳根勝利鉆井27日下午斷塊油田套損現(xiàn)狀分析及治理措施徐云觀勝利采油廠38日上午鷹眼與電磁探傷成像檢測技術(shù)黃志平中原工程院48日下午套損井綜合治理配套技術(shù)及應(yīng)用朱慶利勝利井下59日上午整裝油田套損現(xiàn)狀分析及治理措施田慶光勝利采油廠69日下午套損井治理技術(shù)現(xiàn)狀分析及下步攻關(guān)方向伊西峰勝利工程院710日上午稠油油田套損井原因分析及治理措施楊和民勝利采油廠810日下午套損井機理研究與評價李玉坤華東石油大學(xué)910日上午套管損壞的預(yù)防與治理技術(shù)石軍中原采油廠一、春光油田熱采故障井分類概況

匯報提綱二、套損治理技術(shù)匯總（機理、檢測、修套、預(yù)防）三、認(rèn)識和建議一、培訓(xùn)主要內(nèi)容套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報二、套損治理技術(shù)匯總隨著勘探開發(fā)的不斷深入，油田老區(qū)套管損壞情況日趨嚴(yán)重，套損井?dāng)?shù)量呈逐年遞增趨勢，嚴(yán)重影響了老油田穩(wěn)產(chǎn)。因此，持續(xù)開展油田套損井現(xiàn)狀調(diào)查統(tǒng)計迫在眉睫，套損原因分析對套損井治理尤為重要，為下步套管損壞的治理與預(yù)防提供指導(dǎo)。

目前我油田對套損井現(xiàn)狀調(diào)查和套損原因分析的研究工作投入較少（而勝利、中原等兄弟單位的套損治理技術(shù)起步早、發(fā)展快）導(dǎo)致我們很多套損井不能有效的治理，制約了套損治理技術(shù)的發(fā)展。（一）套損現(xiàn)狀統(tǒng)計和原因分析

新疆采油廠對春光油田熱采故障井開展調(diào)查統(tǒng)計：春光油田熱采井總井?dāng)?shù)188口，故障井36口，故障率：19.15%；其中水平井132口，水平故障井30口，故障率：22.73%；直井56口，直井故障井6口，故障率：10.71%。目前36口故障井中，修后維持生產(chǎn)16口，關(guān)井待修16口，封井4口。井內(nèi)落物3口故障井總數(shù)36口套管類30口管柱類6口套管損壞類12口防砂篩管損壞類18口管柱卡3口套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報類別油井套損井分類統(tǒng)計表1小計套管縮徑套管錯斷套管破裂管柱卡落物油井367131033比例10019.536.127.88.38.3新疆采油廠套損井中大部分是熱采井，36口故障井中，套損形式主要是套管破裂和套管錯斷及套管縮徑；套損部位主要發(fā)生在防砂篩管位置。

通過表1顯示：套管錯斷13口、占36.1%；套管破裂10口、占27.8%；套管縮徑7口、占19.5%，其它6口、占16.6%。稠油區(qū)塊套管損壞的主要原因是套管縮徑和套管錯斷、套管破裂。二、套損治理技術(shù)匯總類別油井套損井損壞部位統(tǒng)計表2小計防砂篩管免鉆裝置射孔段（直井）射孔段上部油井3619665比例10052.816.716.713.8

通過表2顯示：稠油區(qū)塊，套管損壞部位主要在防砂篩管和免鉆裝置（篩管完井的水平井），分別占52.8%和16.7%；套管完井的直井主要在射孔段和射孔段上部（其中兩口井為注汽口以下?lián)p壞），分別占16.7%和13.8%。套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報

有關(guān)統(tǒng)計表明：套損井套管平均使用壽命15-20年左右；而春光油田的36口套損井中有34口為2012年以后投產(chǎn)的井，可見高溫注汽加劇了套管損壞。

在多輪次蒸汽吞吐采油過程中，套管承受高溫、高壓引起的交變熱應(yīng)力負(fù)荷影響。注蒸汽時，高溫引起套管熱脹伸長，造成局部塑性變形；停注時套管收縮，引起塑性變形部位的結(jié)構(gòu)損傷。①熱應(yīng)力是熱采井套損的主要影響因素高溫注汽使全井段的套管熱應(yīng)力達到375MPa，超過了N80套管的許用應(yīng)力(352MPa)。在局部區(qū)域套管的溫度達到270℃以上、熱應(yīng)力高達545MPa~800MPa，接近或超過了N80套管的屈服極限(552-655MPa)和P110套管屈服極限（758-965MPa）使套管破壞。②地應(yīng)力變化是熱采井套管損壞的主要原因注汽、出砂造成地層虧空嚴(yán)重甚至形成坍塌，從而引起井筒周圍地應(yīng)力場發(fā)生改變，導(dǎo)致油層段的套管應(yīng)力增大到451MPa、空洞區(qū)域的套管應(yīng)力可達530MPa以上，使油層附近局部區(qū)域的套管膨脹伸縮，產(chǎn)生嚴(yán)重的彎曲錯斷。③熱采封隔器卡瓦對套管壁的局部傷害卡瓦對套管壁局部存在明顯的傷害，卡瓦牙嵌入套管壁深度1mm以上，套管局部產(chǎn)生的塑性變形約5mm。④注汽對射孔段套管的局部傷害

注汽管柱尾部在注汽時對油層套管形成強大的沖刷磨損傷害。二、套損治理技術(shù)匯總套損原因地質(zhì)因素工程因素腐蝕因素地應(yīng)力集中地層出砂巖層滑動泥巖吸水膨脹斷層活動油層壓實固井質(zhì)量高壓注汽（水）套管及工具質(zhì)量鉆井磨損酸化壓裂射孔采油增產(chǎn)措施電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕細(xì)菌腐蝕結(jié)垢腐蝕套損原因整裝油田以地層出砂為主，斷塊油藏以腐蝕為主，熱采注氣，固井質(zhì)量差，套管年限長，作業(yè)次數(shù)多，儲層改造措施復(fù)雜也是套損的主要原因。井身因素井眼質(zhì)量套管設(shè)計強度套管缺陷套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報二、套損治理技術(shù)匯總套管損壞形式分類變形漏失破裂腐蝕穿孔錯端破裂縮徑套損分類套損卡管柱套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報（二）套管檢測技術(shù)聲波變密度測井機械法工程測井法鉛印、膠膜法薄皮管驗套封隔器找漏多臂井徑儀陀螺方位測井中子測井電子探傷測井超聲波成像測井井下光纖電視頂端、側(cè)壁縮徑、彎曲破漏內(nèi)壁井徑變化變形、彎曲走向破漏多層管腐蝕破漏變形內(nèi)壁腐蝕魚頂、套管損傷管外固井質(zhì)量二、套損治理技術(shù)匯總目前套管檢測主要以經(jīng)濟性為主導(dǎo)的封隔器找漏和鉛印為主檢測方法；中子測井、多臂井徑測井等快速測井發(fā)展較快，井下電視和電磁探傷應(yīng)用有限。機械法檢測技術(shù)局限性◆間接判斷不直觀◆定性為主，精確性差◆復(fù)雜井況適應(yīng)性差◆依靠經(jīng)驗解釋，隨意性大快速檢測技術(shù)應(yīng)用較快，存在一定技術(shù)局限性◆認(rèn)識套損程度，優(yōu)化作業(yè)工序◆大型施工測井，避免施工風(fēng)險◆無法滿足稠油、水平井的檢測◆卡封段測試，優(yōu)選卡封位置◆復(fù)雜套損井適應(yīng)性有待提高連續(xù)油管光纖視像檢測◆優(yōu)點：實時成像，連續(xù)動態(tài)、完整真實，水平段可用?！艟窒扌裕嘿M用高，對井筒清潔度要求高。套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報1、連續(xù)油管井下光纖視像全視角檢測技術(shù)（鷹眼公司）采用內(nèi)置光纖連續(xù)油管輸送井下高清視像采集儀，通過井筒循環(huán)清洗系統(tǒng)及局部清洗裝置提高圖像采集精度，實現(xiàn)井筒高效可視化檢測。二、套損治理技術(shù)匯總2、多層管柱電磁探傷檢測技術(shù)

套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報二、套損治理技術(shù)匯總（三）套損井修復(fù)技術(shù)修套技術(shù)封堵技術(shù)整形技術(shù)換套技術(shù)補貼技術(shù)小套管技術(shù)液壓整形機械整形超細(xì)水泥堵漏化學(xué)堵劑堵漏快速取換套及回接膨脹管補貼技術(shù)膨脹懸掛小套管膨脹篩管防砂完井一體化鍛銑大通徑篩管防砂完井一體化套水泥環(huán)取換套小套管懸掛套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報針對不同的套損形式采取相適應(yīng)的修套方法二、套損治理技術(shù)匯總1、應(yīng)用液壓變徑整形技術(shù)，實現(xiàn)輕度套變井的快速治理，但需要明確其適用范圍。

采用變徑滾壓技術(shù)，整形器由數(shù)百個變徑鋼球按一定的規(guī)律排列，對套管內(nèi)壁進行滾壓，脹頭直徑自動增加到預(yù)先設(shè)定的尺寸，將套管徹底恢復(fù)到原有的通徑。不但套管不受損壞，反而會增強套管。套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報類別設(shè)備整形時間工藝特點適用條件機械整形大修長，10天以上成功率低，且易造成卡管柱、鉆具折斷事故縮徑、彎曲量≤8mm爆炸整形小修短，1-2天藥量難控制：藥量小效果差，藥量大易炸破套管縮徑、彎曲變形井液壓整形小修一般，2-3天套縮整形成功率90%以上；不使事故復(fù)雜化縮徑、彎曲≤8mm液壓整形工藝特點：

(1)整形通徑：單次整形通徑（6-10mm），5-1/2″套管內(nèi)徑恢復(fù)到114～118mm；7″套恢復(fù)到146～158mm；

(2)可處理任意長度的多點套變，尤其適于套縮治理，安全性高，成果率高。

(3)施工簡單，對修井設(shè)備、井場要求低，小修即可實施。(4)滾壓整形可提高修復(fù)強度。三種整形工藝比較二、套損治理技術(shù)匯總2、應(yīng)用膨脹管技術(shù)，實現(xiàn)修套、封堵和防砂。膨脹套管補貼修復(fù)技術(shù)膨脹套管：實體管，膨脹率<15%，用于鉆井、完井和修井。膨脹懸掛器：膨脹套管衍生產(chǎn)品，用于尾管完井修井。膨脹篩管：割縫管，含基管、篩網(wǎng)和保護層，膨脹率≈30%，防砂。膨脹波紋管：異型管，用于修井和鉆井堵漏。等井徑膨脹管：膨脹管發(fā)展方向，膨脹率>25%，可實現(xiàn)無內(nèi)徑損失鉆井。膨脹套管等井徑膨脹管膨脹懸掛器膨脹篩管膨脹波紋管套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報試樣狀態(tài)屈服強度σ0.2%(MPa)抗拉強度σb(MPa)伸長率δ(%，L0=50mm）未擴徑45854130.1擴徑9.9％57469020.6擴徑20.7％58070515.7膨脹套管：采用特制的熱軋卷板原材料，生產(chǎn)的ERW膨脹套管比無縫膨脹套管具有更高的機械性能，膨脹后達到N80鋼級性能。上層套管膨脹套管系統(tǒng)（近似尺寸）機械性能應(yīng)用紀(jì)錄m外徑mm內(nèi)徑mm膨脹前初始壁厚mm膨脹后膨脹后外徑mm內(nèi)徑mm外徑mm內(nèi)徑mm通徑mm抗內(nèi)壓MPa抗外壓MPa長度深度139.7124.2108.0947119.3105.5102.3≥50≥30443.363311.47177.8157.1139.7124.27.72154.3139.5136.3≥45≥25136.81597.93二、套損治理技術(shù)匯總

膨脹管懸掛器技術(shù)指標(biāo)對比公司尾管應(yīng)用長度m啟動壓力MPa密封壓力MPa抗內(nèi)壓MPa抗外擠MPa應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品規(guī)格國外不受限35505028完井、鉆井套管膨脹懸掛器篩管膨脹懸掛器國內(nèi)其他26030454525完井套管膨脹懸掛器勝利鉆井院12~164022505030完井、修井、鉆井、懸掛篩管套管膨脹懸掛器篩管膨脹懸掛器旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器膨脹懸掛器規(guī)格國內(nèi)外技術(shù)指標(biāo)對比套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報采用膨脹篩管可以較好的解決常規(guī)防砂技術(shù)存在的問題，如完井通徑小、井壁易坍塌、地層易污染等。

膨脹篩管：膨脹篩網(wǎng)采用多片重疊式結(jié)構(gòu)，膨脹時，基管和保護外套徑向膨脹，篩網(wǎng)軸向滑動。膨脹完成后，篩網(wǎng)緊貼在膨脹基管和金屬保護外套之間。常規(guī)篩管6”井眼5”膨脹后內(nèi)徑膨脹篩管常規(guī)篩管6”井眼4”內(nèi)徑5.2”外徑膨脹篩管膨脹篩管和井眼尺寸不會產(chǎn)生地層坍塌，在完井井段能夠獲得較大的內(nèi)徑。地層砂在環(huán)空的運移加速了對篩管的腐蝕地層坍塌導(dǎo)致顆粒運移和井眼堵塞二、套損治理技術(shù)匯總技術(shù)優(yōu)勢減少砂粒運移，提高油井產(chǎn)能；降低生產(chǎn)壓差、表皮效應(yīng)及沿程壓力損耗、降低篩管被沖蝕破壞的風(fēng)險；達到礫石充填的防砂效果，在水平井、大位移井中具有較強適應(yīng)性；井眼大，便于后期維護作業(yè)?；芨羁p膨脹開，具有最大的滲流面積重疊式濾砂網(wǎng)膨脹過程彼此滑動，膨脹前后過濾精度不發(fā)生變化保護外罩，膨脹過程保護濾砂網(wǎng)大修擴銑打通道，套管具備足夠通徑后，利用膨脹篩管膨脹后增大的內(nèi)徑構(gòu)成新的井壁和防砂篩管體系。施工過程分兩步：膨脹懸掛器膨脹坐封后，下入膨脹工具將膨脹篩管膨脹，緊貼井眼內(nèi)壁，形成防砂體系。膨脹懸掛器坐封下入膨脹工具，膨脹篩管膨脹篩管膨脹錐膨脹懸掛器變徑膨脹工具膨脹篩管膨脹篩管膨脹懸掛器膨脹后的篩管套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報二、套損治理技術(shù)匯總膨脹篩管補貼恢復(fù)通道后，還可在篩管內(nèi)進行充填防砂。通過向套管或篩管內(nèi)重新下入防砂篩管，并進行管內(nèi)充填防砂的方式，重新建立新的防砂體系，對井壁建立支撐，延長油井壽命。適用于套管射孔后的管內(nèi)防砂井、套管破損和篩管失效井的二次防砂井，現(xiàn)場應(yīng)用廣泛。管內(nèi)充填工具及篩管套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報（1）針對常規(guī)補貼耐溫＜120℃，開發(fā)了耐高溫襯管加固技術(shù)，耐溫＞350℃，可用于熱采井。適于套管規(guī)格7″補貼后通徑142-138mm額定工作壓力18MPa最大補貼長度8m丟手壓力19-21MPa耐壓≥55MPa補貼前外徑154mm耐溫≥360℃補貼前壁厚6-8mm懸掛力≥500KN（2）針對補貼后井眼局部縮小，配套應(yīng)用了補貼+小套、補貼+（膨脹）篩管復(fù)合技術(shù)，補貼后油井能防砂、水井能分注。（3）推薦做法φ139.7mm套管井：直井、200m以內(nèi)推薦下入114.3m直連套管；斜井（30°以上）、200m以上推薦下108mm直連套管；φ177.8mm套管井：推薦下入139.7mm套管（直連或小接箍）和127mm套管。二、套損治理技術(shù)匯總3、分段擠壓充填防砂技術(shù)地層出砂是篩管損壞的重要原因，長期出砂造成篩管沖蝕嚴(yán)重、地層虧空引起井眼坍塌導(dǎo)致篩管破壞。分段擠壓充填防砂能夠有效防止地層出砂對篩管的直接沖蝕，分段充填密實對地層實現(xiàn)有力支撐，降低井眼坍塌造成的篩管破壞。懸掛封隔器篩管充填滑套管外封隔器底部充填閥套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報4、套損卡管柱解卡打撈技術(shù)

目前水平井打撈受井身結(jié)構(gòu)的制約，打撈效率和成功率較低，各大油田均沒有技術(shù)突破。直斜井多采用倒扣、套銑為主；水平井用增力打撈器；復(fù)雜井則切割+增力打撈器。二、套損治理技術(shù)匯總（四）套損井的預(yù)防套損井的預(yù)防是一項綜合性的工程，它涉及到鉆井施工、完井工藝、作業(yè)工藝、注氣工藝、采油管理等，無論哪一項工藝把關(guān)不好或工藝配套技術(shù)不完善，都將影響套管的使用壽命。因此要從鉆井開始，采取全方位、全過程的套損預(yù)防措施，最大限度地保護好套管。

1、完井工藝配套（1）在稠油熱采井應(yīng)用預(yù)應(yīng)力完井工藝技術(shù)；（2）推廣使用粘砂套管固井工藝技術(shù)；（3）在高壓水層下部使用管外封隔器，以提高油層井段的固井質(zhì)量；（4）研發(fā)低密度、耐高溫、微膨脹固井水泥漿，深井采用分級注水泥漿固井等。套損井治理技術(shù)培訓(xùn)匯報

2、作業(yè)工藝配套（1）采取油層保護措施；使用針對性的防膨劑，避免粘土膨脹造成的套管損壞。（2）使用油管錨定工具；減少油井生產(chǎn)過程中油管蠕動磨損套管。（3）減少同一位置長時間套磨銑施工；（4）出砂井及時防砂，防止地層虧空坍塌，