馮 碩，羅少鋒，朱洪華，王支柱，向英豪

(1.中海石油 (中國)有限公司天津分公司工程技術(shù)作業(yè)中心，天津 300452;2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

1 基本情況

渤中28－1油田位于渤海南部海域，為1980年12月中日石油開發(fā)株式會社與渤海石油公司合作勘探開發(fā)區(qū)域，生產(chǎn)層位為奧陶系、中寒武統(tǒng)和沙河街組。該油田油氣井氣油比高，上升速度快，后期綜合氣油比大于2000，同時部分油氣井存在油套連通現(xiàn)象，井下管柱和地面生產(chǎn)設(shè)施在幾十年的生產(chǎn)過程中都有不同程度的腐蝕老化，存在一定的安全隱患。

2 油套同壓原因及危害

2.1 油套同壓產(chǎn)生的原因

(1)生產(chǎn)油管、井下工具發(fā)生腐蝕、穿孔或裂縫，導致油管內(nèi)與油管和套管之間的環(huán)形空間(簡稱油套環(huán)空)相互連通，油管內(nèi)壓力傳入油套環(huán)空，產(chǎn)生油套同壓。

(2)工程施工過程中，由于設(shè)計或施工質(zhì)量原因?qū)е路謱臃飧羝髅芊馐Щ蛏a(chǎn)管柱密封模塊未能進入封隔器密封筒，導致套壓過高，進一步產(chǎn)生油套同壓。

(3)隨著油氣井生產(chǎn)，由于井況或各種其他原因，井下分層封隔器可能會出現(xiàn)封隔失效，以致地層壓力傳至油套環(huán)空，造成油套同壓。

(4)部分油氣井生產(chǎn)年限較長，或井內(nèi)流體有較強腐蝕性，導致套管發(fā)生腐蝕、穿孔等，套管外地層壓力傳至套管環(huán)空，造成油套同壓。

2.2 油套同壓帶來的危害

(1)套壓過高會對油氣井正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響。長期處于較高壓力的油氣井，輕者會對井口設(shè)備、管匯產(chǎn)生高壓沖蝕，產(chǎn)生裂縫、密封失效等問題;重者會導致油氣泄漏引起火災(zāi)、爆炸等事故。

(3)對于采用電動潛油泵生產(chǎn)的油氣井，套壓過高會迫使套管環(huán)空動液面下降，沉沒度降低。當動液面下降至電泵吸入口附近時，氣體竄入電動潛油泵內(nèi)，發(fā)生氣鎖現(xiàn)象。同時沉沒度下降，電泵吸入口壓力降低也會使電泵揚程變小，井筒內(nèi)液體無法正常抽至地面，嚴重影響潛油泵井的泵效及產(chǎn)量［1］。

(4)在后期作業(yè)過程中，套壓過高的井往往會增大壓井難度，同時生產(chǎn)管柱可能有腐蝕、穿孔、斷裂等現(xiàn)象，增大了井下管柱斷裂落井的風險。

3 常見的復(fù)雜井況及處理措施

3.1 壓井方法

油套同壓井在壓井時，可能會出現(xiàn)油管穿孔或封隔器密封不嚴等問題，其壓井方法不同于常規(guī)壓井［2］。圖1為渤中28－1油田油套同壓井漏點分布圖，管柱腐蝕漏點無規(guī)則地分布在氣舉管柱的各個位置。針對管柱中不同位置的漏點，可以使用循環(huán)加重壓井、擠注壓井、連續(xù)油管壓井等方法［3］。

圖1 渤中28－1油田油套同壓井漏點分布圖Fig 1 Leakage points distribution of wells of casing and tubing with pressure in Bozhong 28－1 Oilfield

生產(chǎn)管柱漏點較深的井，其壓井方法與常規(guī)壓井方法類似。通過測試得到井底地層靜壓，或測定立管壓力，計算出所需要的壓井液密度，隨即可直接進行循環(huán)脫氣、加重壓井，依靠建立起來的液柱壓力平衡地層壓力，達到壓井目的。

生產(chǎn)管柱漏點較淺的井，在井內(nèi)無法建立正常循環(huán)通路，無法實現(xiàn)循環(huán)壓井。此時可采取擠注壓井方法，提前計算好壓井液密度，同時根據(jù)Stokes公式，氣泡從井底向井口運移的過程中，隨著上覆壓力的降低，氣泡的體積和直徑不斷變大，而氣泡直徑和氣體運移速度呈指數(shù)關(guān)系變化，氣泡向上運移速度越來越快［4］。因此，要采取大排量、高泵速，連續(xù)一次性將壓井液擠注入地層，控制氣體向上運移，實現(xiàn)擠注壓井目的。

當層流區(qū)雷諾數(shù)Re＜2300時，Stokes公式為:

式中 u∞——氣泡終速度;

ρf、ρg——液體及氣體的密度;

g——重力加速度;

db——氣泡的當量直徑;

μf——流體的黏度。

在對渤中28－1油田油套同壓井的治理過程中統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，由于各種原因，井下管柱的漏點無法確定。對4口井 (N4井、N7井、N8井和S3井)進行治理，漏點位置見表1。因此，對于現(xiàn)場油套同壓的治理井，要仔細判斷漏點位置，針對不同情況采取不同壓井措施，或用多種措施相互結(jié)合的方式進行綜合治理［5］。

表1 渤中28-1油田油套同壓井管柱漏點位置表Table 1 Column leakage points position of wells of casing and tubing with pressure in Bozhong 28-1 Oilfield

3.2 堵漏方法

渤中28－1油田油氣井投產(chǎn)年限較長，儲層處于裂縫發(fā)育帶，壓力梯度和溫度較高，同時油氣井均為高產(chǎn)氣井 (日均產(chǎn)氣20×104m3)，井史顯示漏失量較大，為了更好地保護儲層，減少工作液漏失對產(chǎn)量的影響，采取暫堵方法來減少工作液漏失。

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析與現(xiàn)場應(yīng)用效果可知:簡易PRD修井液體系的原始滲透比遠小于普通修井液 (圖2)，堵漏效果較好;濾失量與累計時間比的斜率隨累計時間推移變小且趨于穩(wěn)定 (試驗數(shù)據(jù)得出的結(jié)論)，可以有效阻止修井液滲透進入儲層 (圖3)。上述效果不但能起到保護儲層的作用，并且由于PRD修井液體系形成的弱凝膠膠膜返排突破壓力低 (0.2～0.3MPa)，投產(chǎn)時不會堵塞油氣通道，在儲層環(huán)境下所用材料能全部自動降解，不會對油氣層造成永久傷害［6］。

圖2 簡易PRD修井液與普通修井液滲透比對比圖Fig.2 Comparison of permeability ratios between simple PRD drilling fluid and common one

圖3 濾失量隨時間變化圖Fig.3 Variation of filtration with time

3.3 井下管柱斷裂及處理方法

由于井下生產(chǎn)管柱可能會出現(xiàn)腐蝕、穿孔、斷裂等現(xiàn)象，所以在處理油套同壓等問題井時需要打撈井下斷裂、落井的落魚。管柱腐蝕斷裂的位置無規(guī)律性，所以在打撈井下落魚時往往難度較大［7］，如:①斷裂點深度較淺，斷裂點周圍存在電纜、控制管線、毛細管、壓力計信號電纜等，落魚頂部比較復(fù)雜，外徑不規(guī)則;②斷裂點位于油管接箍上方較近位置，距離油管接箍較近，油管本體打撈位置較短;③油管腐蝕斷裂點附近往往腐蝕嚴重，打撈部分物理強度較低，不利于打撈工具抓牢落魚;④由于腐蝕穿孔的位置通常不只一處，在打撈工具抓住落魚后震擊打撈過程中，下部管柱存在斷裂風險。這樣，不僅增加重復(fù)打撈的次數(shù)，也增加了二次打撈的難度。

針對上述可能出現(xiàn)的較為復(fù)雜的管柱斷裂情況，現(xiàn)場根據(jù)實際情況采取如下預(yù)防措施［8］:

(1)在對落魚頂部附近有電纜、控制管線、毛細管及壓力計信號電纜的落魚進行打撈時，針對電纜、液控管線類繩狀落魚下入帶壓盤外鉤處理，露出落井的生產(chǎn)管柱;然后下入打撈筒，如果無法正常引入落魚，可利用銑環(huán)修復(fù)魚頂。

(2)針對落魚頂部打撈范圍小且下部存在油管接箍或其他大直徑工具的落魚，可采取“短引鞋打撈筒+大外徑銑環(huán)+適中引鞋”方式。大外徑銑環(huán) (銑環(huán)外徑略大于不規(guī)則魚頂?shù)淖畲笾睆?可以使銑環(huán)避開油管接箍或護罩卡子等工具，相對縮短了打撈長度。

(3)在打撈工具撈住剩余生產(chǎn)管柱后，盡量避免使用震擊器進行震擊打撈，可采用小噸位范圍內(nèi)上下活動管柱，嘗試將落魚撈出，可防止落魚下部管柱再次發(fā)生斷裂，造成多次打撈的復(fù)雜井況。

(4)在井下生產(chǎn)管柱情況復(fù)雜多變的情況下，通過結(jié)合化學切割、倒扣打撈等方式對卡點以上生產(chǎn)管柱進行處理，隨后再通過震擊打撈等方式將卡點以下生產(chǎn)管柱處理干凈。根據(jù)卡點的深度及管柱與地層之間的連通情況，在不影響油氣井生產(chǎn)及安全的情況下可直接恢復(fù)生產(chǎn)。

渤中28－1油田油套同壓井治理過程中，4口油套同壓井皆為氣舉自噴管柱，也都出現(xiàn)了因管柱腐蝕而導致管柱斷裂落井的現(xiàn)象。其中3口井斷裂位置為油管本體，1口井為氣舉閥接箍處斷裂。根據(jù)斷口打撈部分的尺寸，選取相應(yīng)尺寸的打撈工具進行打撈即可。根據(jù)情況通常選用“卡瓦打撈筒 (配相應(yīng)尺寸的籃瓦)+3in短鉆桿+6in 震擊器+4in 鉆鋌 +3in 鉆桿” 的鉆具組合進行打撈。

在4口井的打撈過程中，N4井和N7井由于無法直接震擊打撈出井下落魚，通過化學切割的方式，分段切割打撈，成功撈出全部生產(chǎn)管柱。4口井的生產(chǎn)管柱全部打撈完畢后逐一檢查，檢查發(fā)現(xiàn)斷裂處油管 (工具)存在較大范圍腐蝕，且斷口附近不同程度地存在多處腐蝕、穿孔等現(xiàn)象，詳見圖4［9］。

3.4 其他復(fù)雜情況

3.4.1 封隔器無法解封、定位密封黏卡

圖4 渤中28－1油田油套同壓治理井部分管柱斷口照片F(xiàn)ig.4 Pictures of some column fractures in the wells of casing and tubing with pressure in Bozhong 28－1 Oilfield

在渤中28－1油田油套同壓井治理過程中，除上述常見問題外，還出現(xiàn)了井內(nèi)PHL封隔器無法解封的現(xiàn)象。渤中28－1油田油套同壓井多為氣舉自噴井，完井自噴管柱下入哈里伯頓公司的PHL封隔器，主要作用是封隔油套環(huán)空，防止自噴管柱向上移動，7in PHL封隔器設(shè)計解封拉力為4550lbs×12(銷釘數(shù)量)=54600lbs(約為 25t)，修井過程中，兩口井PHL封隔器無法正常解封。同時，N7井由于井內(nèi)高溫及腐蝕等原因，防砂封隔器密封筒和定位密封高溫金屬黏卡和垢化物黏卡嚴重，超過設(shè)計解封噸位20t后仍無法提活原井生產(chǎn)管柱。

對于此種生產(chǎn)管柱卡死或封隔器無法解封的問題，最常用的處理方式就是切割打撈后套銑。利用卡點公式對卡點位置進行預(yù)估，隨后對卡點以上管柱進行切割，最后對切割位置以下管柱進行震擊打撈處理。若無法成功打撈，則進行套銑打撈;也可根據(jù)井筒與地層連通情況及生產(chǎn)的要求，直接下入對接生產(chǎn)管柱或下入合采管柱投產(chǎn)。

3.4.2 下部生產(chǎn)管柱堵塞

在油套同壓井的治理過程中，最常出現(xiàn)的復(fù)雜情況就是管柱腐蝕斷裂，而管柱腐蝕斷裂往往伴隨著產(chǎn)生較多的結(jié)垢碎屑。在一些腐蝕性較大的井，為了保護套管，在套管環(huán)空替入套管封隔液。在起下鉆過程中結(jié)垢碎屑或套管封隔液等異物會不同程度地落入井底，對下部生產(chǎn)管柱或地層造成堵塞，對地層造成傷害。

通常用如下3種方法減少井內(nèi)異物對下部生產(chǎn)管柱或地層的影響:①下入小油管對下部生產(chǎn)管柱內(nèi)的堵塞雜質(zhì)進行沖洗，將砂橋沖開，將井內(nèi)異物雜質(zhì)沖洗干凈后下入生產(chǎn)管柱;②下入生產(chǎn)管柱后，使用連續(xù)油管對堵塞位置進行沖洗;③下入生產(chǎn)管柱后，使用沖孔工具對下部生產(chǎn)管柱進行打孔，再使用連續(xù)油管誘噴投產(chǎn)。

4 再完井時解決方法

4.1 完井生產(chǎn)管柱

再完井中下入生產(chǎn)管柱時，為降低腐蝕，應(yīng)盡量選擇抗腐蝕性好的油管，同時應(yīng)全井采用氣密性油管。在油管下入過程中，對其上扣扭矩進行監(jiān)測，保證全井油管的高密封性。使用氣密性油管專用吊卡和卡瓦，避免在下入過程中油管損壞。

井下工具及上下短節(jié)要選擇抗腐蝕性材質(zhì)，各工具、變扣之間連接的扣型也要選擇氣密扣型。在選擇封隔器坐封位置時，應(yīng)盡量接近射孔層位，同時選擇固井質(zhì)量好的井段，避開套管接箍，保證封隔器良好地封隔上下層段。

在生產(chǎn)管柱的下入過程中，各定位密封、隔離密封應(yīng)盡量選擇加長型，保證多道密封模塊處于生產(chǎn)封隔器密封筒內(nèi);同時井口配管時也要適當增大下壓噸位，通常建議下壓鉆壓在5～10t范圍內(nèi)配管，保證定位密封及各模塊密封可以更穩(wěn)定地進入生產(chǎn)封隔器的各密封筒內(nèi)，以確保生產(chǎn)封隔器所封隔的層位在投產(chǎn)后不會由于壓力過高而竄層，避免再次發(fā)生套管壓力上升過快及油套同壓的現(xiàn)象。

4.2 后期投產(chǎn)措施

處理油套同壓井時會對下部生產(chǎn)管柱、地層造成不同程度的傷害，所以投產(chǎn)初期可以考慮增產(chǎn)工藝措施來進一步減小修井作業(yè)對井筒、地層的影響，更好地達到增產(chǎn)效果。根據(jù)實際井況，可選擇自噴、替柴油誘噴、連續(xù)油管氣舉誘噴、酸化等措施，解除近井地帶的傷害。

正式投產(chǎn)后，要密切關(guān)注油氣井生產(chǎn)制度，選擇合理的油嘴開度，控制好流壓及生產(chǎn)壓差，同時記錄套壓與產(chǎn)量間的關(guān)系，定期人工釋放套壓，控制套壓使油氣井處于相對高產(chǎn)狀態(tài)下［10］。

5 結(jié)束語

(1)腐蝕引起的管柱穿孔、斷裂現(xiàn)象對油氣井壓井工作影響很大，故壓井前需充分判斷管柱漏點的深度與位置，根據(jù)生產(chǎn)管柱及地層情況選擇壓井方式及壓井液密度，保證井控安全。

(2)海上油田多數(shù)油套同壓井產(chǎn)層的滲透性較好，在作業(yè)過程中一定要優(yōu)化壓井工作液配方，做好壓井工作液與地層配伍性試驗，嚴格控制濾失量，避免工作液對地層的傷害。

(3)在對落井管柱進行打撈處理時，需要根據(jù)落魚上部油管的情況仔細分析井下落魚，判斷落魚打撈部分的尺寸、長度、是否規(guī)整以及腐蝕程度等，綜合分析后，根據(jù)井下落魚情況合理進行打撈工具、打撈參數(shù)的選擇與控制。

(4)油氣井后期投產(chǎn)后，應(yīng)根據(jù)油氣井具體情況實施增產(chǎn)措施，并制訂合理的生產(chǎn)制度，在安全范圍內(nèi)控制套壓，密切關(guān)注油氣井的生產(chǎn)情況，使其在相對“健康、高產(chǎn)”的工作制度下運行。

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