渤中28-1油田油套同压治理的探索与实践

冯 硕，罗少锋，朱洪华，王支柱，向英豪

(1.中海石油 (中国)有限公司天津分公司工程技术作业中心，天津 300452;2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)

1 基本情况

渤中28－1油田位于渤海南部海域，为1980年12月中日石油开发株式会社与渤海石油公司合作勘探开发区域，生产层位为奥陶系、中寒武统和沙河街组。该油田油气井气油比高，上升速度快，后期综合气油比大于2000，同时部分油气井存在油套连通现象，井下管柱和地面生产设施在几十年的生产过程中都有不同程度的腐蚀老化，存在一定的安全隐患。

2 油套同压原因及危害

2.1 油套同压产生的原因

(1)生产油管、井下工具发生腐蚀、穿孔或裂缝，导致油管内与油管和套管之间的环形空间(简称油套环空)相互连通，油管内压力传入油套环空，产生油套同压。

(2)工程施工过程中，由于设计或施工质量原因导致分层封隔器密封失效或生产管柱密封模块未能进入封隔器密封筒，导致套压过高，进一步产生油套同压。

(3)随着油气井生产，由于井况或各种其他原因，井下分层封隔器可能会出现封隔失效，以致地层压力传至油套环空，造成油套同压。

(4)部分油气井生产年限较长，或井内流体有较强腐蚀性，导致套管发生腐蚀、穿孔等，套管外地层压力传至套管环空，造成油套同压。

2.2 油套同压带来的危害

(1)套压过高会对油气井正常生产产生影响。长期处于较高压力的油气井，轻者会对井口设备、管汇产生高压冲蚀，产生裂缝、密封失效等问题;重者会导致油气泄漏引起火灾、爆炸等事故。

(3)对于采用电动潜油泵生产的油气井，套压过高会迫使套管环空动液面下降，沉没度降低。当动液面下降至电泵吸入口附近时，气体窜入电动潜油泵内，发生气锁现象。同时沉没度下降，电泵吸入口压力降低也会使电泵扬程变小，井筒内液体无法正常抽至地面，严重影响潜油泵井的泵效及产量［1］。

(4)在后期作业过程中，套压过高的井往往会增大压井难度，同时生产管柱可能有腐蚀、穿孔、断裂等现象，增大了井下管柱断裂落井的风险。

3 常见的复杂井况及处理措施

3.1 压井方法

油套同压井在压井时，可能会出现油管穿孔或封隔器密封不严等问题，其压井方法不同于常规压井［2］。图1为渤中28－1油田油套同压井漏点分布图，管柱腐蚀漏点无规则地分布在气举管柱的各个位置。针对管柱中不同位置的漏点，可以使用循环加重压井、挤注压井、连续油管压井等方法［3］。

图1 渤中28－1油田油套同压井漏点分布图Fig 1 Leakage points distribution of wells of casing and tubing with pressure in Bozhong 28－1 Oilfield

生产管柱漏点较深的井，其压井方法与常规压井方法类似。通过测试得到井底地层静压，或测定立管压力，计算出所需要的压井液密度，随即可直接进行循环脱气、加重压井，依靠建立起来的液柱压力平衡地层压力，达到压井目的。

生产管柱漏点较浅的井，在井内无法建立正常循环通路，无法实现循环压井。此时可采取挤注压井方法，提前计算好压井液密度，同时根据Stokes公式，气泡从井底向井口运移的过程中，随着上覆压力的降低，气泡的体积和直径不断变大，而气泡直径和气体运移速度呈指数关系变化，气泡向上运移速度越来越快［4］。因此，要采取大排量、高泵速，连续一次性将压井液挤注入地层，控制气体向上运移，实现挤注压井目的。

当层流区雷诺数Re＜2300时，Stokes公式为:

式中 u∞——气泡终速度;

ρf、ρg——液体及气体的密度;

g——重力加速度;

db——气泡的当量直径;

μf——流体的黏度。

在对渤中28－1油田油套同压井的治理过程中统计发现，由于各种原因，井下管柱的漏点无法确定。对4口井 (N4井、N7井、N8井和S3井)进行治理，漏点位置见表1。因此，对于现场油套同压的治理井，要仔细判断漏点位置，针对不同情况采取不同压井措施，或用多种措施相互结合的方式进行综合治理［5］。

表1 渤中28-1油田油套同压井管柱漏点位置表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油田油气井投产年限较长，储层处于裂缝发育带，压力梯度和温度较高，同时油气井均为高产气井 (日均产气20×104m3)，井史显示漏失量较大，为了更好地保护储层，减少工作液漏失对产量的影响，采取暂堵方法来减少工作液漏失。

根据实验数据分析与现场应用效果可知:简易PRD修井液体系的原始渗透比远小于普通修井液 (图2)，堵漏效果较好;滤失量与累计时间比的斜率随累计时间推移变小且趋于稳定 (试验数据得出的结论)，可以有效阻止修井液渗透进入储层 (图3)。上述效果不但能起到保护储层的作用，并且由于PRD修井液体系形成的弱凝胶胶膜返排突破压力低 (0.2～0.3MPa)，投产时不会堵塞油气通道，在储层环境下所用材料能全部自动降解，不会对油气层造成永久伤害［6］。

图2 简易PRD修井液与普通修井液渗透比对比图Fig.2 Comparison of permeability ratios between simple PRD drilling fluid and common one

图3 滤失量随时间变化图Fig.3 Variation of filtration with time

3.3 井下管柱断裂及处理方法

由于井下生产管柱可能会出现腐蚀、穿孔、断裂等现象，所以在处理油套同压等问题井时需要打捞井下断裂、落井的落鱼。管柱腐蚀断裂的位置无规律性，所以在打捞井下落鱼时往往难度较大［7］，如:①断裂点深度较浅，断裂点周围存在电缆、控制管线、毛细管、压力计信号电缆等，落鱼顶部比较复杂，外径不规则;②断裂点位于油管接箍上方较近位置，距离油管接箍较近，油管本体打捞位置较短;③油管腐蚀断裂点附近往往腐蚀严重，打捞部分物理强度较低，不利于打捞工具抓牢落鱼;④由于腐蚀穿孔的位置通常不只一处，在打捞工具抓住落鱼后震击打捞过程中，下部管柱存在断裂风险。这样，不仅增加重复打捞的次数，也增加了二次打捞的难度。

针对上述可能出现的较为复杂的管柱断裂情况，现场根据实际情况采取如下预防措施［8］:

(1)在对落鱼顶部附近有电缆、控制管线、毛细管及压力计信号电缆的落鱼进行打捞时，针对电缆、液控管线类绳状落鱼下入带压盘外钩处理，露出落井的生产管柱;然后下入打捞筒，如果无法正常引入落鱼，可利用铣环修复鱼顶。

(2)针对落鱼顶部打捞范围小且下部存在油管接箍或其他大直径工具的落鱼，可采取“短引鞋打捞筒+大外径铣环+适中引鞋”方式。大外径铣环 (铣环外径略大于不规则鱼顶的最大直径)可以使铣环避开油管接箍或护罩卡子等工具，相对缩短了打捞长度。

(3)在打捞工具捞住剩余生产管柱后，尽量避免使用震击器进行震击打捞，可采用小吨位范围内上下活动管柱，尝试将落鱼捞出，可防止落鱼下部管柱再次发生断裂，造成多次打捞的复杂井况。

(4)在井下生产管柱情况复杂多变的情况下，通过结合化学切割、倒扣打捞等方式对卡点以上生产管柱进行处理，随后再通过震击打捞等方式将卡点以下生产管柱处理干净。根据卡点的深度及管柱与地层之间的连通情况，在不影响油气井生产及安全的情况下可直接恢复生产。

渤中28－1油田油套同压井治理过程中，4口油套同压井皆为气举自喷管柱，也都出现了因管柱腐蚀而导致管柱断裂落井的现象。其中3口井断裂位置为油管本体，1口井为气举阀接箍处断裂。根据断口打捞部分的尺寸，选取相应尺寸的打捞工具进行打捞即可。根据情况通常选用“卡瓦打捞筒 (配相应尺寸的篮瓦)+3in短钻杆+6in 震击器+4in 钻铤 +3in 钻杆” 的钻具组合进行打捞。

在4口井的打捞过程中，N4井和N7井由于无法直接震击打捞出井下落鱼，通过化学切割的方式，分段切割打捞，成功捞出全部生产管柱。4口井的生产管柱全部打捞完毕后逐一检查，检查发现断裂处油管 (工具)存在较大范围腐蚀，且断口附近不同程度地存在多处腐蚀、穿孔等现象，详见图4［9］。

3.4 其他复杂情况

3.4.1 封隔器无法解封、定位密封黏卡

图4 渤中28－1油田油套同压治理井部分管柱断口照片Fig.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油田油套同压井治理过程中，除上述常见问题外，还出现了井内PHL封隔器无法解封的现象。渤中28－1油田油套同压井多为气举自喷井，完井自喷管柱下入哈里伯顿公司的PHL封隔器，主要作用是封隔油套环空，防止自喷管柱向上移动，7in PHL封隔器设计解封拉力为4550lbs×12(销钉数量)=54600lbs(约为 25t)，修井过程中，两口井PHL封隔器无法正常解封。同时，N7井由于井内高温及腐蚀等原因，防砂封隔器密封筒和定位密封高温金属黏卡和垢化物黏卡严重，超过设计解封吨位20t后仍无法提活原井生产管柱。

对于此种生产管柱卡死或封隔器无法解封的问题，最常用的处理方式就是切割打捞后套铣。利用卡点公式对卡点位置进行预估，随后对卡点以上管柱进行切割，最后对切割位置以下管柱进行震击打捞处理。若无法成功打捞，则进行套铣打捞;也可根据井筒与地层连通情况及生产的要求，直接下入对接生产管柱或下入合采管柱投产。

3.4.2 下部生产管柱堵塞

在油套同压井的治理过程中，最常出现的复杂情况就是管柱腐蚀断裂，而管柱腐蚀断裂往往伴随着产生较多的结垢碎屑。在一些腐蚀性较大的井，为了保护套管，在套管环空替入套管封隔液。在起下钻过程中结垢碎屑或套管封隔液等异物会不同程度地落入井底，对下部生产管柱或地层造成堵塞，对地层造成伤害。

通常用如下3种方法减少井内异物对下部生产管柱或地层的影响:①下入小油管对下部生产管柱内的堵塞杂质进行冲洗，将砂桥冲开，将井内异物杂质冲洗干净后下入生产管柱;②下入生产管柱后，使用连续油管对堵塞位置进行冲洗;③下入生产管柱后，使用冲孔工具对下部生产管柱进行打孔，再使用连续油管诱喷投产。

4 再完井时解决方法

4.1 完井生产管柱

再完井中下入生产管柱时，为降低腐蚀，应尽量选择抗腐蚀性好的油管，同时应全井采用气密性油管。在油管下入过程中，对其上扣扭矩进行监测，保证全井油管的高密封性。使用气密性油管专用吊卡和卡瓦，避免在下入过程中油管损坏。

井下工具及上下短节要选择抗腐蚀性材质，各工具、变扣之间连接的扣型也要选择气密扣型。在选择封隔器坐封位置时，应尽量接近射孔层位，同时选择固井质量好的井段，避开套管接箍，保证封隔器良好地封隔上下层段。

在生产管柱的下入过程中，各定位密封、隔离密封应尽量选择加长型，保证多道密封模块处于生产封隔器密封筒内;同时井口配管时也要适当增大下压吨位，通常建议下压钻压在5～10t范围内配管，保证定位密封及各模块密封可以更稳定地进入生产封隔器的各密封筒内，以确保生产封隔器所封隔的层位在投产后不会由于压力过高而窜层，避免再次发生套管压力上升过快及油套同压的现象。

4.2 后期投产措施

处理油套同压井时会对下部生产管柱、地层造成不同程度的伤害，所以投产初期可以考虑增产工艺措施来进一步减小修井作业对井筒、地层的影响，更好地达到增产效果。根据实际井况，可选择自喷、替柴油诱喷、连续油管气举诱喷、酸化等措施，解除近井地带的伤害。

正式投产后，要密切关注油气井生产制度，选择合理的油嘴开度，控制好流压及生产压差，同时记录套压与产量间的关系，定期人工释放套压，控制套压使油气井处于相对高产状态下［10］。

5 结束语

(1)腐蚀引起的管柱穿孔、断裂现象对油气井压井工作影响很大，故压井前需充分判断管柱漏点的深度与位置，根据生产管柱及地层情况选择压井方式及压井液密度，保证井控安全。

(2)海上油田多数油套同压井产层的渗透性较好，在作业过程中一定要优化压井工作液配方，做好压井工作液与地层配伍性试验，严格控制滤失量，避免工作液对地层的伤害。

(3)在对落井管柱进行打捞处理时，需要根据落鱼上部油管的情况仔细分析井下落鱼，判断落鱼打捞部分的尺寸、长度、是否规整以及腐蚀程度等，综合分析后，根据井下落鱼情况合理进行打捞工具、打捞参数的选择与控制。

(4)油气井后期投产后，应根据油气井具体情况实施增产措施，并制订合理的生产制度，在安全范围内控制套压，密切关注油气井的生产情况，使其在相对“健康、高产”的工作制度下运行。

［1］张益，陈军斌，石海霞，等.低渗高气油比油井合理套压研究 ［J］.断块油气田，2011，18(3):397－399.

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［5］黄桢.气井修井中压井方法的选用与计算 ［J］.钻采工艺，2000:23(2):29－32.

［6］杨川东.采气工程［M］.北京:石油工业出版社，1997.

［7］《海上油气田完井手册》编委会.海上油气田完井手册［M］.北京:石油工业出版社，1998.

［8］陈竹，宋中华，钟家维.腐蚀落井油管的打捞方法探讨 ［J］.钻采工艺，2000，23(3):93－96.

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