套管漏失封堵技术探讨-钻采工艺

收稿日期!!#$%-%#-!修回日期!!#&%)%#-作者简介!冯雪龙’高级工程师’#**&年毕业于西南石油大学’现在玉门油田钻采院从事钻井科研和现场管理工作&联系人#寇明富’地址#$)-#*%甘肃酒泉肃州区玉门油田基地档案楼#’室’电话##)**)$(-’’&生产线上套管漏失封堵技术探讨冯雪龙#!寇明富#!熊寿辉!!贺志刚)!徐开放)#中国石油玉门油田分公司钻采工程研究院!中石油川庆钻探工程公司生产协调处)新疆格瑞迪斯石油技术股份有限公司#AA冯雪龙等@套管漏失封堵技术探讨@钻采工艺’!#&’(#!%##!$%#!*摘A要!套管漏失是套管损坏的主要表现形式$文章分析了套管漏失原因!介绍了目前套管漏失检测手段以及套管封堵方法!认为化学封堵方法是套管漏失封堵技术发展方向!并提出封堵材料的要求$介绍了LULI热固性树脂并进行了性能评价!通过现场应用LULI材料进行套管丝扣堵漏!验证了该材料是理想的套管漏失封堵材料$关键词!套管漏失%环空带压%漏失检测%LULI热固性树脂%漏失堵漏EFG!#@)*’*CH@GIIJ@#’%$’&,@!#&@!@)*AA在下套管作业$采油$采气过程中’经常发生油气井套管损坏现象&随着我国各大油田套管损坏井数逐年增加’套管损坏问题成为了我国石油工业中的棘手难题’制约着油田开发&其中’套管漏失占套管损坏超过-!以上’是套管损坏的主要表现形式’套管漏失堵漏技术探讨’成为当前一大热点话题&特别是一些高压气井油层套管漏失后’出现环空带压现象’给现场安全生产带来严峻的考验’严重时油气井无法正常生产或报废’甚至还威胁到生命财产安全&一套管漏失原因分析#@制造原因套管在生产过程中存在材料问题$加工缺陷等原因&!@钻完井施工原因井眼,狗腿度-超标’钻井过程中套管磨损’下套管时上扣不紧’固井水泥返高不够$固井质量差等加剧了套管破损导致漏失(#)&)@地层原因在钻遇地层活动较为多变的井段或因钻井$注水井开发使地层变得活跃的井段’地层诸力对套管会产生不同程度的破坏’并最终发生漏失(!)&(@生产过程主要包括储层出砂$超高压压裂$热采$高压注水等’致使套管在下井过程或在套管井生产过程中造成不同程度的损坏’后期生产中发生漏失&-@化学损坏导致漏失套管金属材料在一定化学条件下与其他物质发生化学反应生成另一种物质而脱离套管本体&如果套管表面没有涂镀保护膜或保护措施不利’不论它在什么地方’都有可能发生化学腐蚀&套管腐蚀机理很复杂’常见的有电化学腐蚀$化学腐蚀$细菌腐蚀和氢脆&最普遍的就电化学腐蚀’即溶解氧$WF!X!I引起的套管穿孔或断裂等&二套管漏失检测方法套管漏失给安全带来严重的安全隐患’极大地影响油气井的有效开发&为及时评价井筒的安全性’迫切需要利用一种有效测试手段找到漏失原因’从而合理选择下步治理方案’为钻井$固井$完井$开采等工程积累相关预防技术经验&对于套管破裂和错断导致漏失的检测’传统的方法是铅膜打印&对于套管穿孔和渗漏’常用方法主要有机械验套法与测井法两种&机械验套法典型的是封隔器找漏法’作业周期长$成本高&测井方法包括井温测井$噪声测井$多臂井径测井$同位素示踪测井$流量测井$硼中子寿命测井$螺旋式测井等’但这些技术均存在其局限性())&井温$噪声组合测井在气井泄漏量较大的情况下’测试漏点的效果较为明显&对于轻微漏失泄漏点的诊断’高频超声波测试技术是目前国内外较为先进的一种新兴的漏点检测技术’该技术通过电缆下入测量短节’地面可直读出漏点信息’在国外应用较多(()’具有一定的推广应用前景&三套管漏失修复#@套管补贴膨胀管套管贴补技术是近几年兴起来的’对套管漏失段进行有效修复的一项技术(-)’目前普遍采用的有实体膨胀管和波纹膨胀管两种’这两种技术各有所长&其主要缺点是套管通径变小’约束了后续作业措施&*$!#*第(#卷A第!期P=3Q(#AJ=Q!AAAAAAAAAAAAA钻AAA采AAA工AAA艺ERGSSGJTUNRFEVWLGFJL.WXJFSFTY!@悬挂封隔该技术的原理是在套管破损段顶部使用双向悬挂器悬挂管串’然后在套管漏失段的上下分别组合使用封隔器’从而使套管获得承压能力(’)&其缺点仍是导致套管通径变小&)@化学封堵利用化学堵漏剂封堵套管穿孔$丝扣漏失$套管破裂和水泥环开裂’其最重要优势在于堵漏后通过钻塞等方式能恢复套管内通径’因而成为套管漏失封堵技术发展方向&化学封堵要求堵漏材料能有效进入漏点$能承受高压$具有黏弹性从而在套管因热膨胀或收缩时也能有效封堵&化学堵漏主要包括无机胶凝材料如水泥堵漏剂%或热固性树脂如LNE堵漏剂%($)&但现有化学堵剂在漏失段进入或驻留难$与套管和地层胶结强度低$承压不能满足高压要求等而堵漏成功率不高’适应性和安全可靠性差&国外最新研制成功一种固化,时间-和,温度-可设置的热固性树脂LULI’因其高承压以及与套管胶结强等特点’已在套管漏失堵漏和恢复井筒完整性方面发挥了重要作用’显示出良好的应用前景&四LULI热固性树脂LULI是一种有机环保聚合物液体树脂’在压差作用下易进入套管丝扣裂缝或孔隙地层’在设定温度和时间实现固化封堵(&%*)&#@封堵机理#%进入机理&因为主要用于微缝堵漏’首先考虑怎样进入的问题&LULI无固相纯液态’具有良好的渗透性’特别是黏度可调’在一定压差作用下能进入到炮眼$环套水泥环之间的空隙’甚至能渗入到套管丝扣内&!%驻留机理&其密度可调’堵漏时会让密度和地层压力系数值接近&在压差作用下进到微缝后’通过精准控制挤注压力和挤注量’且LULI进入微缝后在井筒温度作用下吸热微膨胀也增加了流动阻力’从而实现在微缝处的驻留&)%固化胶结机理&LULI进入微缝后’组分中的有机结构带有大量的活性基团’在井温下吸热发生胶联反应实现固化’固化体具有很高的本体强度和界面胶结强度&且在吸热固化过程有稳定的体积微膨胀’进一步增加了本体与微缝结构的预应力!活性剂中的改性橡胶$耦联剂可提高固化体与地层$水泥石的胶结强度’改善界面性能’增加固化体结构的致密性和韧性’进一步提高固化体与界面的胶结强度&!@性能指标性能指标如表#所示(*)&)@技术特点#%固化时间可控&通过不同种类和不同剂量的添加剂’可精确控制固化时间’缩短施工周期’防止串流&!%固化后高承压&固化后承压可达$$KN1以上’满足套管堵漏要求&)%现场作业简便&可以通过连续油管$油管$钻具等泵送或专用投灰筒送到漏点位置’通过地面加压实现挤注&表#ALULI主要性能物性特征范围可调密度范围C\*80%)%@$‘!@-可调黏度范围CN1*]#%!‘!固化时间几分钟至几小时按需设置%施工温度范围CD%*‘#-固化后抗温CD)!固化体抗压强度CKN1a$$固化体抗拉强度CKN1’固化体弯曲强度CKN1(-固化体抗污染能力强抗酸$抗碱’不与水混溶固化体存留期永久(@评价实验将固化样品分别放置于#!气体甲烷和原油装置中’在不同温度下测试样品的渗透率$抗压强度和弯曲强度特性’结果如表!所示&表!ALULI性能表实验环境温度特性初始)个月’个月#!个月甲烷#D#)D渗透率C0EM@-M(抗压强度CKN1$$s-$&s$$$s-*)s(弯曲强度CKN1()s)((s!()s##--s$渗透率C0EM@-不渗抗压强度CKN1$$s-&#s#)&’s&&(s*弯曲强度CKN1()s)-*s!(-(s#’s)原油#D#)D渗透率C0EM@-M(抗压强度CKN1$$s-(!s)(s#(-s-弯曲强度CKN1()s)!’s#!-s#!$s#渗透率C0EM@-不渗抗压强度CKN1$$s-)’s))(s#)$s#弯曲强度CKN1()s)!-s#!!s#!s!AA实验结果表明’甲烷和原油环境##%样品渗透率在不同温度下都非常低’时间越长渗透率越低&!%样品抗压强度非常高&在甲烷环境里’抗压强度几乎不受时间影响’因而该材料非常适合气井环空压时的套管漏失封堵&)%样品弯曲强度也非常高’初始时达到()KN1&五应用案例#@基本情况陆上B井采用LN#--PBq##@-#00(#($‘!*’0%和LN#(PBq#@-(00两种生产套管组合’固井水泥返至地面&该井生产套管泄漏后’经找漏表明*@*(0和!’$$Q&(0接箍丝扣存在泄漏&!@作业难点#%要求封堵材料能有效进入套管丝扣’且能承高压*&!#*A钻AAA采AAA工AAA艺ERGSSGJTUNRFEVWLGFJL.WXJFSFTY!#&年)月K158!#&要求-’KN1%&!%*@*(0处丝扣堵漏离套管四通仅@*(0’要求材料用量及作业过程挤注压力和挤注量控制非常精准&)@作业过程决定采用LULI进行套管丝扣堵漏’先在漏点以下坐封机械桥塞’根据漏点处温度确定LULI堵漏配方&主要作业过程参数见表)所示&表)A作业过程参数表项目第一次堵漏第二次堵漏备注漏点位置C0*@*(!’$$@&(桥塞位置C0##@#-!’$*@’承压$KN1LULI用量CS#*(-投送方式油管专用灰筒挤注量CS-*挤注压力CKN1(-(-用试压泵打压候凝压力CKN1#-!$最终稳压候凝时间C!()(@封堵结果钻塞到漏点以下@-0’将漏点完全暴露出来后试压如表(所示&表(A封堵结果表漏点位置C0封堵前CKN1封堵后CKN1*@*(试压#-KN1时’套管头旁通阀开始滴水!!’KN1成流状承压-’KN1)02?压降@(KN1!’$$@&(试压(-KN1’#02?压降(KN1井筒整体承压-’KN1)02?压降@-KN1AA试压结果表明’采用LULI已成功实现了对套管丝扣的封堵’满足了采油措施作业要求&六结论与认识#%套管漏失是套管损坏的最主要形式’并分析总结了套管漏失主要原因&!%总结介绍现有套管漏点检测方法’并介绍了各自优缺点&对于轻微漏失泄漏点的诊断’可以采用高频超声波漏点检测技术&)%化学封堵方法因不影响套管通径因而代表了套管漏失封堵技术发展方向’并提出封堵材料要求&(%介绍了LULI热固性树脂及其性能评价试验’通过现场套管丝扣堵漏表明该材料是理想的套管漏失封堵材料&参考文献(#)舒干@套管损坏机理研究(H)@江汉石油学院学报’#***#%#’%’)@(!)刘建中@油田套管损坏的压力与压差联合作用机制(H)@石油勘探与开发’!#!%#$*%**@())李国庆@噪声测井浅谈(H)@油气田地面工程’!&’!$(%#’*@(()E5@h12I?12Z@V232l12=?=d^8=c]28S=\\2?\L;8?=3=\g=G/4;?2dgh123;4i1552;5]2?Fdd]=5;k;33](H)@IN.%##$#&!%NN@(-)杨传勇@国外可膨胀套管技术的发展及应用(H)@石油机械’!’’)(#%#$(%$$@(’)韩振强@悬挂封隔技术在海外套管修复井中的应用(H)@石油钻采工艺’!#(!%##!!%#!-@($)郭建华@LNE油水井破损套管化学堵漏剂的研制与应用(H)@石油钻探技术’!(-%#!$%!*@(&)W=32?i;152;’R;]2?@^?^3;5?12e;i1552;5I=3c2=?K1;5213(H)@IN.%#$)&-!%KI@(*)f?c4];?f@h25]^6632812=?=dL;5013^82e1;4R;]2?1]V?8=?/e;?2=?13SWK2?;K2443;.1](H)@GNLW#&#-#%KI@#编辑!郭睿**********************************************$#上接第#!’页$(@取心过程分析取心进尺-)@-)0’井段!)!!‘!)$-@-)0’心长-)@-)0’收获率#!见表#%&其中未使用螺杆取心(’@-&0’螺杆钻具取心’@*-0’全井取心成功&-@取心井段轨迹变化取心过程使用双扶正器’降斜趋势明显&特别是取心-0扶正器出老井眼后’平均每#0降斜率达到@(&p’见表!&取心过程注意轨迹变化’使用螺杆取心时’井斜微增&五结论#%通过使用合水油田水平井水平段取心技术’TN(#%’-井取心安全顺利’取心质