大修作业井筒重建技术的应用
时间:2024-10-28 14:59
来源:2024石油与装备10月刊
随着胜利油田步入 高含水开发后 期,油水井井筒 状况日益复杂, 套损井呈现逐年上升趋势。截至 2020 年初,共有 11085 口井投 产,其中发现套损井 4657 口, 占总井口数的 42.01%,已接近 半数。
套损井的危害主要表现在几个方面:它破坏了井网的完整性, 导致失控储量增加,影响油田的 开发效率 ; 套损容易引发工程事 故,如井喷等,对人员和设备造 成严重威胁。此外,套损会增加 修井的成本投入,因为修复损坏 的井筒需要耗费大量资源和时 间 ; 套损还会影响增产增注等措 施的实施,限制了油田的生产潜 力。最严重的情况下,套损可能 导致油水井报废,无法再次投入 生产,影响油田整体开发效果。
套损井治理现状
铣 锥 磨 铣。 主 要 是 针 对 套 管轻微变形、在射孔段存在的射 孔毛刺等影响工具下入的因素, 可 使 用 铣 锥、 铣 棒 通 过 加 压 旋 转 磨 铣, 磨 铣 时 加 压 不 得 超 过 30KN,对套管扩径磨铣时应采 取轻压快转的方法,直至通过设 计磨铣井段。梨型铣锥:外径从 104-215mm 不同规格。适合修 复由于结垢等原因引起的套管内 径的减小。 机械整形。梨形胀管器冲胀 法。应用梨形胀管器与钻杆组合 的整形管柱对变形或错断部位套 管进行冲击或胀管整形修复(图 1)。
偏心辊子旋转碾压法。利用 钻具传递转盘扭动力带动偏心辊 子整形器转动,在一定钻压下, 旋转对变形部位的套管整形碾压、 挤胀,使变形部位的套管逐渐恢 复到原径向尺寸(图 2)。
旋转 碾压法适用于套管变形井的整形 复位。 爆炸整形。爆炸整形工艺技 术是利用火药燃爆瞬间产生的巨 大能量,通过介质的传递,将化 学能转变为机械能来克服套管的 图 1 梨形铣锥 图 2 梨形胀管器图变形应力和岩层的挤压应力。爆 炸冲击波速度超过套管及套管外 岩石的本身动态屈服极限。它能 对变形后井径不小于 70mm 的套 管进行整形,使其通径恢复生产 要求。但是其药量难易掌握,整 形效果不稳定(图 3、图 4)。
液压整形。液压套管整形技 术,在地面用高压泵车向管柱内 加压,地面液压力经增压液缸增 压后,作用在液压变径滚压整形 器上,通过变径胀压头将轴向推 力转化成径向扩张力,并向外扩 张,推动滚珠对套管内壁进行滚 压,将套管内壁滚压回圆形状态, 使变形套管达到塑性变形,套管 扩径。 套管破裂、套漏井。近年来, 油气井下作业中心创新攻关了贴 堵工艺配套技术,将卡封层、套 变段,结合油藏调整,实施简化 井筒,为后续作业生产奠定良好 的井筒环境。在套管内下入贴堵 管,将水泥浆注入套管与贴堵管 环空空间,构筑水泥和贴堵管双 层封堵屏障,达到对卡封层、套 损段的封堵。应用贴堵可避免层 间干扰,实现目地层的单层改造, 延长生产周期,简化井筒,降低 作业工序及失效风险。 浅部严重套损、套漏井。可 采用倒换套管的方法进行处理。 套管取换的工艺原理是采用专用 的套铣工具 ( 套铣头、套铣管等 配套工具 ),套铣套管周围的水泥 环及部分岩石,套至套损部位以 下,使之处于自由状态。下入套 管打捞倒扣工具,将套损点以上 的套管倒开取出,然后下入新套 管利用对扣方法进行新旧套管的 对接。
重建立井筒技术及实施
套损井在实施上述治理措施 过程当中,发现在进行磨铣整形 或打通道时,会出现铣锥偏出现 有井眼进入地层;严重变形或套 管错断井难以实施整形等修复技 术;取换套施工成本较高,且因 为施工能力等各方面的影响,施 工深度受限。针对这一现状,选 择套损部位位于油层附近、地质 结构简单的单一油层,避开水层 等方面的影响,对铣锥等套磨铣 工具已经偏出原井眼进入地层的 施工井,选择继续钻进,利用新 钻裸眼井段达到目的油层;而对 于套损严重或套管错断井,则可 利用斜向器、钻铤及钻头对下部 目的层进行开窗钻进再下小套管 固井,可以在保留原井眼的前提 下重新建立人工井底,可有效的对套损井进行修复。 针对严重套损井的问题,采 取多种措施进行治理。通过再造 井眼、更换井底等方式进行修复, 使套损井重新恢复生产能力;对 停修井进行套管修复,使其重新 投入生产。
同时,可以采用换井 底施工应用于老区、老井,以提 高生产效率;磨铣开窗技术可用 于单层开采的情况,通过大直径 套管固井完井,有效解决套损问 题,提升油田开采效率。 作业换井底工艺流程。在处 理严重套损井时,不同情况需要 采用相应的技术手段。在套磨铣 施工过程中,若铣锥或铣鞋已经 侧出原井眼,则可以选择单牙轮 钻头或 PDC 钻头继续钻进,直至 达到目的油层,然后下入套管进 行固井,确保井筒的稳定性和可 用性。对于严重套损或套管错断 的井,首先选择合适的井段进行 开窗,并定位下入斜向器,以确 保钻头可以造斜、开窗并修复井 眼。在确保开窗质量后,继续钻 进至目的油层,之后下入小直径 套管固井,完成完井操作。这些 技术的应用可以有效修复套损井, 降低井筒复杂性,恢复油井生产 能力。
具体实施。大修作业重建井 筒技术的应用是在利用现有完好 井筒的基础上,通过运用铣锥、 钻头等工具,结合套磨铣工艺, 在油层以上损坏部位进行钻洗开 侧窗,舍弃受损的套变井段,并 改变原有的井眼轨迹,以钻出新 的液流通道。其成功实施需要配 备一系列主要的技术工艺。套管 技术状况检测技术是确保井筒安 全性的基础,通过对套管的检测 评估,确定损坏的部位和程度, 为后续的修复工作提供准确的数 据支持;磨铣开窗工艺技术是在 确定了需要修复的部位后,利用 磨铣设备对井筒进行开窗操作, 以便于后续的施工作业,同时确 保开窗的精确度和质量;裸眼钻 进施工技术是在开窗完成后,利 用裸眼钻进设备对新的液流通道 进行进一步的钻进作业,确保通 道的畅通和连续性;下小套管固 井工艺技术是在新的液流通道形 成后,通过下入小直径套管,并 进行固井作业,以确保井筒的稳 定性和安全性,同时保障油井的 正常生产运行。这些配套工艺技 术的有效应用,可以保障大修作 业重建井筒技术的顺利实施,提 高油田的生产效率和经济效益。
重建井筒技术实施效果
作业换井底技术自 2020 年 9 月开始使用以来,截至 2023 年 底,已在 19 井次施工中应用该技 术,其中成功完成 17 井次,取得 了良好的应用效果。表明该技术 在油井维修和生产恢复方面具有 很高的成功率。 实施大修作业重建井筒技术 作业费用为:79 万元 / 口,侧钻 劳务费用 120 万元 / 口,则单井 节约投资费用 81 万元,取得经济 效益 697 万元。与时同时,通过 利用现有作业设备实现换井底施 工,有效地解决了部分套损井的 修复问题,修复效果好、成功率高, 具有良好的推广应用前景,有助 于推进该技术的进一步发展。