高程

（中海艾普油氣測試（天津）有限公司，天津300452）

1 引言

高溫高壓深井通常指的是井底溫度高于150℃，井口壓力大于70MPa 或者井底壓力大于105MPa 的油井。高溫高壓油井與常規(guī)油井相比，試油和完井的作業(yè)難度較大，風(fēng)險(xiǎn)因素較多，需要特別注意高溫高壓深井試油工作的工作流程，防止安全事故的發(fā)生。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，石油開采和石油測試技術(shù)也得到了迅猛的進(jìn)步，但在油井作業(yè)過程中仍然存在一定的問題，下面針對(duì)高溫高壓深井試油完井工作的特點(diǎn)和作業(yè)過程中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行探析，并指出針對(duì)性的解決措施。

2 高溫高壓深井試油完井工作的特點(diǎn)

高溫高壓深井作業(yè)與其他的油井作業(yè)有很大不同，隨著石油技術(shù)和機(jī)械水平的不斷發(fā)展，一般采用相同管柱完成多種任務(wù)的方法進(jìn)行精細(xì)的勘測，保證勘測的速度和效益。我國高溫高壓深井作業(yè)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、油井深度大、高溫、高壓以及生產(chǎn)作業(yè)聯(lián)作等特點(diǎn)，由于深井油井深度較大，需要在尾部掛上管柱進(jìn)行測試。深井有著比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在實(shí)際作業(yè)過程中，增加了套管損傷的可能性，而且還會(huì)有一定的安全隱患。深井油層作業(yè)過程中相對(duì)來說不確定因素較多，不僅有高壓高滲現(xiàn)象，還有低滲高壓現(xiàn)象，都給試油準(zhǔn)備和套管正常工作帶來一定的影響。高溫高壓深井的深度一般在6000m 左右，有的深井深度能夠達(dá)到9000m，試油作業(yè)時(shí)需要使用套管技術(shù)，由于后期的作業(yè)必然會(huì)磨損之前下入深井的技術(shù)套管，影響試油測試效果，所以要及時(shí)更換磨損的套管，保證套管的強(qiáng)度。井下管柱對(duì)壓力、溫度、流體密度、摩擦力等因素的敏感性較大，容易受到外部環(huán)境和外力的干擾，產(chǎn)生變形，影響使用效果，管柱的鼓脹效應(yīng)、溫度效應(yīng)和活塞效應(yīng)導(dǎo)致的變形也會(huì)影響工作的安全性和可靠性，降低深井試油工作效率，增加測試成本[1]。

深井試油過程受到高溫、高壓和高應(yīng)力等因素的影響，套管容易受力不均勻，出現(xiàn)擠毀現(xiàn)象，還會(huì)導(dǎo)致油井開關(guān)壓力過大，引起井內(nèi)壓力不正常的增加，出現(xiàn)套管破裂問題，影響測試結(jié)果，出現(xiàn)測試不成功，射孔和套管破損等問題。在高溫高壓深井作業(yè)過程中，通常會(huì)采用多種項(xiàng)目聯(lián)合作業(yè)的形式進(jìn)行，整個(gè)試油工作過程包括測試、酸化、氣舉等，以高壓低滲井為例，在測試排液后期下部套管會(huì)承受很大的壓力差，有較大的擠毀風(fēng)險(xiǎn)，一般通過儲(chǔ)層改造的方式降低套管機(jī)會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，但此時(shí)套管又會(huì)承受很大的內(nèi)壓，也會(huì)引起射孔套管的破裂。當(dāng)在管柱位置處大排量注入酸化劑時(shí)，管柱溫度降低而大幅縮短，開始測試之后，由于溫度的升高，管柱又伸長。所以在實(shí)際進(jìn)行測試酸化作業(yè)時(shí)，要根據(jù)管柱軸向縮短變形的實(shí)際情況合理設(shè)置封隔器，避免封隔器密封性能受到影響，保證測試結(jié)果[2]。

3 高溫高壓深井試油完井工作存在的問題和解決方案

3.1 套管損壞

高溫高壓深井試油完井過程中，封隔器、套管、下井管柱等井下工具、直讀試井電纜、油嘴和地面管匯等也都出現(xiàn)過問題。套管損害主要包括擠毀、竄漏、卡槍這三種現(xiàn)象，套管擠毀主要出現(xiàn)的原因可能是由于技術(shù)問題使得套管多處嚴(yán)重磨損，清水替漿導(dǎo)致內(nèi)外壓差，超過剩余強(qiáng)度而產(chǎn)生較大磨損。主要解決方案為進(jìn)行磨損評(píng)價(jià)，確定完井液密度。套管的卡槍可能原因是由于射孔套管強(qiáng)度降低，應(yīng)力不均勻?qū)е绿坠茏冃?，需要綜合考慮套管的強(qiáng)度和產(chǎn)量，對(duì)射孔進(jìn)行優(yōu)化。產(chǎn)生竄漏現(xiàn)象的可能原因是井下套管磨損破裂，溶洞和裂縫發(fā)育地層難以固定套管，主要防治方案是加強(qiáng)井筒評(píng)價(jià)[3]。

3.2 油管損壞

油管損壞常見的五種現(xiàn)象包括油管井口擠毀、油管井底擠毀、油管塑性螺旋彎曲、外壁磨損、破裂等。油管井口擠毀可能出現(xiàn)的原因是油管在軸向拉伸力的作用下，排擠強(qiáng)度降低。主要防治方案是控制返排速度和環(huán)空壓力。油管井底擠毀可能原因是油管受到軸向拉伸力的作用，降低了油管工作強(qiáng)度，主要對(duì)策為控制環(huán)空壓力。油管外壁磨損可能發(fā)生的原因是由于管柱彎曲，高產(chǎn)流體造成低頻振動(dòng)和經(jīng)驗(yàn)的彎曲，使得磨損進(jìn)一步加劇，主要防治方案是控制產(chǎn)量，降低油管下部軸向壓力。油管塑性螺旋彎曲的可能原因是虛構(gòu)力、軸向壓力和應(yīng)力過大，防治方案為控制泵壓和內(nèi)部壓力。油管產(chǎn)生破裂的原因主要為使用粗牙卡瓦，卡體式油井油管受到比較嚴(yán)重的破損，使得油管強(qiáng)度降低，盈利減少。解決措施是通過無壓痕管線對(duì)油管進(jìn)行上扣處理[4]。

3.3 封堵器破損

油井射孔測試聯(lián)作封隔器中心管斷裂可能發(fā)生的原因是由于管柱軸向力和壓力過大，主要對(duì)策為加厚中心管，延時(shí)射孔。封隔器跨過失敗可能出現(xiàn)的原因是生產(chǎn)壓差過大和跨距過大，導(dǎo)致跨距間工具損壞，主要對(duì)策為在測試之前要合理確定壓差和跨距，對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行詳盡的勘測，得到有關(guān)施工數(shù)據(jù)。封隔器失封可能原因?yàn)榇笈帕克釅菏沟镁聹囟冉档统潭冗^大，使管柱出現(xiàn)縮短情況，解決措施為加大坐封壓縮距離和坐封載荷，在必要時(shí)可以加伸縮管。油嘴損壞的主要表現(xiàn)為刺漏，原因是由于油嘴上下游壓差較大，對(duì)此可采取多級(jí)節(jié)流方案。電纜損壞的主要形式為井口斷裂，原因是橫向載荷和電纜自重桿自重過大，軸向沖擊過大，電纜承受能力無法滿足載荷要求而出現(xiàn)斷裂情況。主要防治對(duì)策為雙級(jí)節(jié)流。

高溫高壓完井工作還存在套壓升高的問題，主要原因有封隔器設(shè)計(jì)失誤、油管被卡瓦咬傷、強(qiáng)度降低、油管抗擠強(qiáng)度降低等，主要采取的對(duì)策為加強(qiáng)油井入管規(guī)范，加大對(duì)測試員工的培訓(xùn)和管理工作，提高員工對(duì)安全作業(yè)生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)，明確施工流程和施工方案，加大對(duì)施工現(xiàn)場的質(zhì)量控制，以有效解決施工問題，保障施工安全有序的進(jìn)行。

4 高溫高壓試油完井工程相關(guān)建議

在實(shí)際試油的過程中，需要采用動(dòng)態(tài)試油完井管柱力學(xué)分析的方法進(jìn)行試油操作，油井試油完井過程包括下管柱、射孔、酸壓、排液、開關(guān)井等多個(gè)過程。在試油完整的過程中，套管和井下管柱都處在動(dòng)態(tài)載荷的作用之下，但由于研究方法有限，目前只考慮靜態(tài)工序參數(shù)進(jìn)行研究。在使用過程中，還需要完成管柱減震和振動(dòng)分析工作并進(jìn)行動(dòng)態(tài)試油完井管柱力學(xué)仿真模擬計(jì)算，得到專業(yè)的試油測試參數(shù)和數(shù)據(jù)。然后需要對(duì)試油完井系統(tǒng)進(jìn)行壓力分析，選擇合適的井下工具和井口等級(jí)，合理組合油嘴和壓力分配，減少測試過程中磨損的影響。此外，還需要對(duì)完井工藝進(jìn)行研究，我國一直以來對(duì)完井投產(chǎn)作業(yè)的重視程度不足。隨著復(fù)雜油田的開采越來越多，完井投產(chǎn)作業(yè)難度也越來越大，開采過程中對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，出現(xiàn)的問題也不斷增加。我國絕大多數(shù)企業(yè)完井投產(chǎn)作業(yè)的方案，缺乏專業(yè)的理論依據(jù)，嚴(yán)重缺乏自主技術(shù)，僅靠盲目地引入國外先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，和工具服務(wù)商提供的選擇進(jìn)行生產(chǎn)，缺乏有效的工具設(shè)備維護(hù)和檢查措施，對(duì)實(shí)際測試現(xiàn)場的施工管理工作監(jiān)督不到位，難以保證最終施工質(zhì)量，質(zhì)量控制體系形同虛設(shè)。

5 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行高溫高壓深井試油完井作業(yè)過程中，由于受到井下高壓高溫等外界環(huán)境的影響，完井試油過程中必然會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題。在實(shí)際作業(yè)時(shí)要根據(jù)具體情況分析問題產(chǎn)生的原因，并找出科學(xué)合理的解決措施，全面分析井下工具壓差升高和磨損的主要問題，引入先進(jìn)的完井試油生產(chǎn)技術(shù)，提高我國油井作業(yè)工作的安全性和可靠性，確保高溫高壓深井試油完井工作能夠有序科學(xué)的進(jìn)行。