注水开发油田偏磨治理技术及应用

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  摘 要:随着开发年限的加长,注水开发油田的偏磨现象日益严重,影响了油井的正常生产,通过对影响偏磨现象的因素分析,采用治理偏磨的配套工艺,如引进防偏磨新工艺,改变生产方式、及优化生产参数等取得了一定的效果。
  关键词:偏磨 井斜 介质 倒拉锚 加重杆 治理 镀铬接箍 旋转井口 扶正器
  目前,油田属于中高含水、高采出程度的开发中后期,稳产基础薄弱,近年来,制约老油田生产开发的一个瓶颈是偏磨井增加,导致躺井频繁,油井的免修期短,自然递减一再加大,同时维护作业费大大增加。虽然从发现偏磨开始就一直在治理偏磨,油井的免修期也在慢慢加长,但是未能从根本上解决偏磨。
  2013年对全油田偏磨井进行摸底排查,综合治理,对偏磨井的生产参数,机、杆、泵组合,井筒管柱结构继续进行优化,同时开展技术创新,综合配套治理,努力减缓杆管偏磨程度,延长油井免修期。
  一、偏磨现状
  正理庄油田共6个区块,油井开井150口,其中抽油机井135口,从2002年开始发现偏磨,并且这种现象逐年加剧,目前偏磨井多达46口,占抽油机井的34.1%,产油量占总油量的31.3%。这些偏磨井的作业周期为3~8个月,造成躺井频繁,严重影响了油井的正常生产,使得正理庄油田自然递减加大,同时,偏磨井的增加导致了油井维护作业工作量的增加,作业费用居高不下,大量的管杆报废,增加了生产成本,故此,治理油井的偏磨是我们主攻的方向。
  二、引起偏磨原因
  1.偏磨位置
  从偏磨深度范围来看,直井偏磨以杆柱中下部偏磨为主;斜井偏磨造斜段以下均存在偏磨。
  2.偏磨形式
  油管偏磨穿孔漏失;丝扣磨平;抽油杆接箍偏磨断脱;杆、管本体偏磨
  3.偏磨原因
  3.1井身结构的影响
  3.1.1油套管环形空间影响
  在目前大多数无技术套管的油井,油层套管在一定程度上是螺旋弯曲的,所以实际的井身结构基本上不是一条直线,可以说油管在井筒中的空间位置是受套管与油管间的环空限制的,抽油杆在井筒中的空间位置同样是受油管间环空的限制,油管、抽油杆在井筒中所呈现的工作状态(直线状态或曲线状态)直接受井身结构的约束,油管抽油杆本身是具有弹性和钢性的,在无任何约束的情况下,油管抽油杆应该呈现直线状态,但在呈现空间曲线的套管中,油管是螺旋弯曲的,抽油杆与油管相互接触是不可避免的。
  3.1.2井斜的影响
  造成井斜的因素很多,主要有自然井斜、人工井斜和地层蠕变等。
  自然井斜:在钻井过程中一般认为井斜角小于30为合格,为了控制井斜增大需多次纠偏,形成多个拐点。由于井斜角的存在和方位角的复杂变化,从形态上看,井身轨迹在空间上是一条螺旋状曲线,杆管的多点接触,多点偏磨不可避免。
  人工井斜:随着钻井技术的发展和油田开发的需要,人工定向斜井越来越多。一般来讲,造斜点越浅,井斜角越大,则此处的侧向力越大,偏磨越严重。人工定向斜井的增加,一方面提高了油田的开发效益,另一方面也对采油工艺提出了更高的要求。
  地层蠕变:由于多年来地壳运动及地层应力方向变化,井况进一步恶化,使井身发生变化或形成“拐点”,是引起偏磨的重要原因。
  3.1.3套管弯曲的影响
  随着生产年限的加长及地应力的变化,油井套破套破现象严重,部分油井套管存在狗腿子段,致使套管中心线弯曲,当油管失稳后导致抽油杆与油管摩擦,因此套管狗腿段严重影响杆柱受力状况。
  3.2介质的影响
  一是含水上升的影响。随着老油田开发的不断延续,产出液的综合含水逐步上升,由油包水型向水包油型转换,于是杆管表面的摩擦润滑剂由原油变成了产出水,失去了原油的润滑保护作用,导致抽油杆与油管内壁磨损速度加快。
  二是腐蚀的影响。产出液中含二氧化碳、硫化氢和铁质,以及腐蚀性离子和细菌产物,导致管杆腐蚀,当抽油杆表面因疲劳产生微裂纹时,采出液在微裂纹中形成化学腐蚀,在交变应力的作用下,裂纹不断扩展,裂纹前沿始终保持新金属与周围液体接触而不断腐蚀,并形成氢脆,最后导致抽油杆断裂和油管磨漏。偏磨与腐蚀并不是简单的叠加,而是相互作用,互相促进,二者结合具有更大的破坏性。
  3.3生产参数的影响
  生產参数主要是由于冲次的影响,冲次过快,抽油杆在井筒中反返的次数增加,加剧了管杆的偏磨。
  3.4油藏特征的影响
  3.4.1结蜡
  油井结蜡使结蜡点以上抽油杆,下行程受到的阻力急剧增加,产生弯曲偏磨。
  3.4.2油稠
  油稠使抽油杆上行和下行阻力均增大,对其运动过程产生不利的影响,加剧偏磨。
  3.4.3出砂
  油井出砂使得抽油杆与管之间的磨擦力加大,加剧管杆偏磨。
  三、偏磨治理技术
  1.抽油杆扶正
  该方法是目前最普遍、最常用、最基本的防偏磨措施。是针对偏磨程度不十分严重的油井使用,起到延长免修期和保护油管杆的作用。
  2.底部加重
  底部加重是可以降低抽油杆柱的中和点,提高下部抽油杆柱的稳定性,是防止底部杆柱弯曲、减轻偏磨的有效办法。
  3.镀铬接箍
  通过对抽油杆接箍表面进行特殊处理,提高其光滑度、硬度,减少摩擦系数,从而减轻偏磨。
  4.旋转井口
  可以使油管、抽油杆磨损均匀,延长杆管使用寿命,对所有类型的偏磨井均能起到延长周期的作用,但避免不了杆管之间的摩擦与磨损。
  5.小电泵
  采用小电泵采油工艺技术可以彻底解决偏磨问题。该技术适应井况较好、供液能力强、不出砂的井。
  6.防偏磨泵(液力反馈泵)
  该工艺防偏磨原理与加重杆基本相同,可以降低杆柱中和点,减轻下部抽油杆柱的失稳弯曲与偏磨,但这种泵间隙漏失量大,泵效低、修复检验难度大,增加了杆柱的负荷,并加剧了井斜部位的摩擦与磨损。
  7.优化管柱及施工参数
  优化工艺配套设计和生产参数,在充分利用抽油机能力的同时,优化管柱及杆柱组合,采取长冲程、慢冲次,降低偏磨损伤。
  四、现场应用
  1.对供液好、液面浅的井采取下小电泵治理。44-9、28-8、4-192、44X11、44X12、5-27、42-6等井均下了小电泵治理偏磨,如:44-8井,因全井管杆偏磨严重,免修期仅120天,2009.7下小电泵生产,到目前为止已正常生产了1395天,免修期延长了1275天。
  2.对抽油杆接箍磨损严重的井,采用加厚内衬管;如24-4、48-10、44-10、5X121、4-16
  3.对轻微偏磨的油井采取扶正器;防偏磨接箍;调整生产参数等配套措施进行治理。如:5XN231、5X151
  五、经济效益分析
  1.通过油井偏磨治理工作的开展,平均免修期延长了153天,偏磨造成的油井维护作业工作量得到有效控制,2011年63井次,2012年52井次,2013年37井次,多轮次作业井得到有效遏制,节约维护作业费300万元。
  2.通过防偏磨治理,偏磨躺井井数下降,偏磨检泵周期延长,油井的生产时率相对增加,日油水平上升。
  六、认识与结论
  1.继续推广应用以加厚内衬管为主导的配套的防偏磨治理措施。
  2.在提高小电泵质量的基础上,加大推广小电泵的应用力度,提高偏磨井的治理效果。
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