油井井筒管理效率提升技术应用分析

摘  要：油井井筒的维护困难主要来自三大方面，分别是机械磨损，化学腐蚀，疲劳磨损。近两年区块随着注水的不断强化，含水也随之上升。不少油井在含水突破某个临界值后，修井频次快速增加，井筒维护困难剧增。近年来检泵频次快速上升，修井费用不断攀升。为深入落实精细管理，夯实降本增效，促进科技增油，现对高含水油井井筒展开以下研究，进而提高二级技术体系对高含水油井井筒管理效率。

关键词：油井；井筒维护；机械磨损；管理效率

研究区块目前综合含水高达94%，还含有较高的 H2S、CO2、SRB 细菌和无机盐等腐蚀性介质，导致井筒管串及套管腐蚀严重。近年来检泵频次快速上升，修井费用不断攀升。为深入落实精细管理，夯实降本增效，促进科技增油，现对高含水油井井筒展开以下研究，进而提高二级技术体系对高含水油井井筒管理效率。

1  油井井筒维护面临的主要问题

1.1  机械磨损的加剧为最主要原因

当含水突破某个值后，产出液油水混合模式由油包水变为水包油模式，导致井筒内机械磨损加剧。对本区近年高含水井含水上升较大的22口单井进行跟踪分析，分别从井史记录、检泵总结、产出水化验结果入手。井史记录反映出修井频次明显增加的单井，时间段集中在含水突破74% 后，并且故障主要集中在三抽设备上，以机械磨损类型为主，如所示，由图1可以看出 ：含水突破74% 后，油水混合模式的变化导致井筒内机械磨损加剧，从而使得修井频次快速增加。

图1  含水突破临界值前后单井油井免修期散点图

1.2  化学腐蚀和电化学腐蚀的扩大也是一个重要原因

含水增大到一定程度后，扩大了化学反应场所，提高了化学反应效率，从而加剧了普通化学腐蚀和电化学腐蚀。另外对20口单井产出水化验结果进行分析对比，发现矿化度变化明显的12口单井中有10口含水集中在72%~76%，分析为产出液含水突破临界值后，油水混合模式由油包水变为水包油，一方面由于产出液中的离子和水电解质可以更好地与三抽设备接触，扩大了化学腐蚀和电化学腐蚀的反应范围，导致井筒内腐蚀加剧。另一方面由于产出液中离子移动能力增大，使得离子分布更为均匀，从而化学腐蚀和电化学腐蚀反应的效率更高。综上，含水突破临界值后，会导致井筒内化学腐蚀和电化学腐蚀的反应范围的扩大和反应效率的提高，使得腐蚀速度显著上升。

1.3  不合理的工作制度也导致了疲劳磨损的加剧

合理的工作制度对于井筒保养、维护至关重要。如冲次过快会加剧管柱的疲劳磨损，从而缩短管柱的使用寿命。另外过快的冲次也会导致油杆在往复运动中产生较大的惯性载荷，对油杆造成不可逆转的损伤。在示功图上表现为图形的顺时针偏移。所以在生产上对大液量、高含水井，如果过大的冲次造成频繁的修井，则没有必要设置过大的冲次，较低的冲次在相当的经济效益上，还能维护井筒和保证稳产，防止过早上白水。

1.4  施工作业时操作不当造成的疲劳磨损

石油开采的过程中会进行钻井和固井作业，操作时间过长、单次注水量过大、不及时维护、不及时清理管套沙质夹杂物等都会严重磨损井筒，带来不良的影响。比如，为了缩短工期，一天24h 不间断的操作，注水量超出正常范围内，导致底水锥造成井筒磨损严重 ；在注水过程中水中的夹杂物注入到油套管内，导致套管、井筒之间出现空隙，使套管工作时失去支持力，进而改变其应力以至于压弯井筒，导致井筒磨损、损坏 ；在射孔作业中，射孔操作不精准也会直接使井筒出现裂缝。

2  井筒治理工艺

2.1  封堵工艺

（1）浅层堵漏工艺 ：浅层堵漏工艺工序一般主要分为 ：验套、填砂、挤预堵剂、钻塞、磨铣和探冲砂。在对浅层堵漏井操作时，需要注意的是堵漏位置一定要把控好，防止堵漏的位置承受过高的压力 ；另外，在洗井维护时，也需要注意高压洗井导致的漏点失效问题。（2）深层堵漏工艺 ：深层堵漏工艺工序与浅层堵漏工艺工序一样，同样分为验套、填砂、挤预堵剂、钻塞、磨铣和探冲砂。在长井段封堵施工中，对各漏点吸水能力的测定将直接影响堵漏材料及施工工艺的定制与现场实施，如果出现严重漏失层位置不明确的问题，会给施工率造成影响。需要注意的是运用密度低的堵剂并运用逐层堵漏工艺，谨防堵漏剂不均匀的情况发生。

2.2  大修井筒治理工艺

2.2.1  换套工艺

换套工艺主要用于水泥返高以上自由套管段出现的漏洞或者错段情况。这种工艺最大的优势就是井筒内通径可以得到维持，浅层堵漏更加彻底，成功率也很高。

2.2.2  套管液压整形工艺

套管液压整形工艺应用最广泛的就是撞击整形法，这种方法一般适用于较大口径且不易坍塌的井段。现在应用的冲击整形的组合工具主要由钻杆、配重器和梨形胀管器组成。这种工艺由于整形时起下钻、更换工具的时间较为频繁，因此工作量比较大。

3  对应措施

目前的井筒维护工艺重心放在井筒被破坏后的堵漏上，对井筒的正确维护思路应该是防治结合，预防为主。针对高含水井来自以上几个方面的井筒维护困难，可以采取以下措施来治理和维护井筒 ：

（1）从注水角度入手，如果某井的含水上升率异常，则可能是注水过量，导致底水锥进所致，这时，首先考虑调整配注量或间歇抽油，让采油速度保持在合理范围内，看含水能否回归正常。（2）如果含水上升率正常，含水也超过 74% 的临界值，就要考虑从入井材料着手，对高含水井针对性地下入耐磨损、耐腐蚀的三抽设备，减小修井频次。（3）在石油开采时，在水中加入一些防腐蚀的添加物，以降低油套管、井筒损坏的速度。（4）应当根据油井底层的具体情况选择具有与之匹配抗腐蚀性能的油套管、井筒。（5）除入井材料外，也可以从抽油机工作制度入手，如采取间歇抽油制度，减小冲次等手段来缓解管柱的机械磨损。（6）相关技术人员在钻井作业前设计优化钻井方案，尽可能地减小井眼的曲线率，减少钻井作业中油套管的应力变化，防止或减小钻井过程中对井筒损坏，确保钻井质量。（7）不少基层人员对油井井筒维护的重要性认识不足，导致工作态度不积极，为此应提高采油队伍对井筒维护的思想认识高度。（8）个别超高含水井液量很大，对三抽设备损耗极大，修井频次高，造成了修井费用的虚高，虽然有一定产量，但最终的经济效益有限，此类井建议关停或转注。

4  结束语

虽然高含水油井处于开发晚期，经济效益潜力有限，但是如果在施工过程能给与套管和井筒合理、有效的管理与维护，避免油套管的损坏，将有效地提高石油井筒的使用寿命，对于提高油田采收率、降本增效、精细化管理具有重要的意义。

参考文献

[1]  杨永超，陈传东 . 油井井下管串和联合站储油罐的阴极保护 [J]. 石油化工腐蚀与防腐，2004，21（4）：42.

[2]  杨红亚 . 油田套管损坏防治措施研究 [J]. 中国石油和化工标准与质量，2013（1）：57.

[3]  李明，刘庆，高华 . 基于油气井防腐防垢技术应用的研究 [J]. 中国石油石化，2021（S2）.

[4]  赵德宝 . 欢东双油田套管损坏原因分析及治理技术 [J]. 石油知识，2017（01）.