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摘 要:随着油田开发的不断深入,套管结垢现象越来越严重,结垢对油水井作业施工提出了新的挑战,经过几年探索,我们在作业施工中总结出了几项除垢工艺,以及高效铣通一体化修井工具的发明,使除垢施工达到规范化,在减少作业费用,保护套管,提高除垢时效方面取得了一些成果。
关键词:结垢;除垢;应用
随着油田开发的不断深入,油水井的井况发生较大的变化,如抽汲介质、注入水质等井下因素的影响,套管结垢现象越来越严重,因套管通径变小,致使通井管柱难以一次到位,就无法进行下步施工工序,也即必须进行除垢。目前除垢方式一般有机械除垢,化学除垢,或是二者有机结合;对套管进行除垢,如果选择方式不合理,将影响作业施工进度,伤害套管,同时消耗大量作业费用。为达到有效除垢,保护套管,必需优选处理方式,经过近年来不断探索,解剖分析每次施工,我们在作业施工中总结出了几项除垢工艺,形成“钻、磨、酸、刮、铣”工作思路,从而达到除垢施工规范化,取得了一些成果,收到了很好的经济效益。需要特别说明的是,作业监督中心为解决除垢、通井问题,发明了高效铣通一体化修井工具,得到了普遍使用,大大提高了生产效率,减少了施工工序。
一、结垢成因及危害
目前纯梁采油厂结垢井多而且分布广,在各个油田都有结垢严重井出现,就连樊124块、高89块等新区块,含水较低的井也出现结垢严重井。针对注水井,注入水中含有大量机械杂质和其它矿物质,造成了套管结垢的可能性,还有的注水井人为有意识或无意识的进行套管注水,从而形成了套管长井段结垢;针对油井,在其生产过程中,产出液所含大量矿物,随着生产时间的不断推移及环境变化,在套管内壁附着形成套管垢。套管结垢主要分布在油层及以上部位,在油井泵下部位套管结垢现象也常出现;垢的成份主要类型为:碳酸盐垢(碳酸钙、碳酸亚铁)、硫化物(硫化亚铁等)、铁的氧化物及混合垢样,其中酸溶性垢占 98.3 %,根据垢样分析,纯化油田油井结垢以腐蚀性垢为主,油井腐蚀、结垢共存;樊家等油田油井结垢以碳酸盐水垢为主,其结垢机理各不相同。结垢直接造成油井液量下降,泵漏、泵卡;水井表现在注水量减少,泵压升高;管杆结垢造成大量更换主材,套管内除垢造成作业费用升高,油层结垢消耗大量酸液及阻垢剂,总之导致作业费用居高不下。 2005年作业措施井258口,处理套管结垢井37口次;2006年作业措施井317口,处理套管结垢井62口次(不含4口维护井);2007年1-11月份,作业措施井274口,处理套管结垢井58口次,处理套管结垢井比率呈现逐年增多现象,处理难度也越来越大,比率分别为0.143、0.195、0.212。除垢花费作业成本:2005年95.1万元,平均单口次费用2.57万元;2006年为186.24万元,平均单口次费用3万元;07年1-11月份111.9万元,平均单口次费用1.929万元,单井费用呈逐年增多现象(07年单井费用有所降低的主要原因是使用了高效铣通一体工具)。
二、优化处理套管结垢方式与工具选择
近年来,作业监督系统积极把理论知识与实践相结合,充分发挥专业技术特长,创新应用多种技术和措施,优化套管除垢方式,形成“钻、磨、酸、刮、铣”工作模式,加快了方案制定,提高了运行效率,解决了许多生产实际中的技术难题。
1.“钻、磨”
针对套管结垢严重,井眼堵死或存有较小通径的井(如套管结垢通道内径小于90mm的井),需切削垢片较厚,选择工具遵循直径从小到大,层层递进原则,一般使用中间不留水眼,能波及底部垢截面的工具,要求该工具水眼大,本体直径小(直径一般在95mm、105mm以内)的尖刮刀或是带刃磨鞋,再就是使用侧水眼、小直径尖铣锥等工具先处理通道,同时取垢样分析,待井眼处理至设计位置后,制定有针对性的酸洗方案(依据结垢井段的容量设定酸量,并要求酸液能充分溶解垢),利用该管柱替酸到位后,立即上提钻具到结垢部位以上,防止卡钻,关井反应时间需较长,一般为1-2小时,然后下放钻具充分洗井,洗井彻底后起出钻磨管柱,然后根据设计、井身要求选择大直径的铣锥、复式铣锥、铣通一体等工具处理垢,要求中间水眼直径越大越好,侧面能波及套管内壁的每一个角度。
2.“酸”
针对结垢严重,且结垢井段较长的井(一般大于100米),有通道(或已钻磨出通道),取垢样化验(也可从管杆上取垢样),先下入光油管,进行酸洗除垢(利用酸液能溶解矿物成分的这一特性,而采用的一种除垢工艺)。通过化验分析垢样得知,我厂油水井所形成垢均以钙质为主,而盐酸和钙质反应生成氯化钙,而氯化钙能溶解于水中,这样就可通过洗井将反应后的残酸和可溶物排出地面,达到清除套管结垢的目的。该技术具有实施工艺简单,酸液量小,经济高效的特点。但要注意由于部分结垢产物为硫化物,在酸洗过程中会产生大量的H2S有毒气体,产生安全隐患,为防止施工过程中H2S中毒,我们加大了对残酸的处理力度,可采取饱和碳酸氢钠溶液中和法及氯化铁溶液氧化法处理残酸,这样绝大部分硫化氢气体被消耗,大大降低了硫化氢气体对人体的伤害。酸洗后,结合设计、井筒要求,选择合适直径、长度、具有针对性的工具再次处理垢。要求选择的铣锥、复式铣锥、刮刀、铣通一体等工具,底部水眼直径大,乌钢裸露,施工时可采用上下活动钻具及旋转钻具方式除垢。
3.“刮、铣”
对结垢不太严重,有较大通道的井(或是钻、磨、酸后产生通道),可根据设计要求及井身结构选择带大水眼的除垢工具,要求侧面能波及井筒内壁的每一个角度。例卡封(分层酸化、分层注水)、射孔等就需下大直径,工具较长的除垢工具,其中不同规格的高效铣通一体修井工具就是比较好的选择,施工时可采用上下活动钻具及旋转钻具方式除垢,其乌钢尖角可加快除垢速度,其特殊的外表结构可形成较大的接触面积同样可加快除垢速度。
4.取得的效果
“钻、磨、酸、刮、铣”,各有其特点和应用条件,需查阅井史,结合现场情况、井身结构及区块特点,根据设计要求来选用,通过不断总结经验,合理选择处理方式及辅助工具参数,这将对加快作业施工进度,缩短磨铣时间,节约作业费用奠定基础。今年以来先后处理套管结垢井58口次,其中7口井处理过2次,对处理套管结垢方式,全部依照规定进行了优化,取得了明显效果,仅节约作业费用就77万元。
三、高效銑通一体化修井工具的研发及应用
随着油田开发的不断深入,多数井套管结垢现象越来越严重,处理难度越来越大,尤其是今年采油厂加大了水井治理工作量,但由于这些井多年未处理过井筒,井况复杂,通井管柱难以一次到位,无法保证下步施工,为此作业监督中心科技攻关小组结合实际,立项研究,设计完成了规格、型号不同的高效铣通一体化修井工具,形成适合油田井下作业的铣通系列产品,它将磨铣、通井工具合二为一,实现了前部清理井筒,后部通井验证套管,使除垢、通井工序一次完成,克服了原先因通井不到位,再采取磨铣等其它措施的弊端。
关键词:结垢;除垢;应用
随着油田开发的不断深入,油水井的井况发生较大的变化,如抽汲介质、注入水质等井下因素的影响,套管结垢现象越来越严重,因套管通径变小,致使通井管柱难以一次到位,就无法进行下步施工工序,也即必须进行除垢。目前除垢方式一般有机械除垢,化学除垢,或是二者有机结合;对套管进行除垢,如果选择方式不合理,将影响作业施工进度,伤害套管,同时消耗大量作业费用。为达到有效除垢,保护套管,必需优选处理方式,经过近年来不断探索,解剖分析每次施工,我们在作业施工中总结出了几项除垢工艺,形成“钻、磨、酸、刮、铣”工作思路,从而达到除垢施工规范化,取得了一些成果,收到了很好的经济效益。需要特别说明的是,作业监督中心为解决除垢、通井问题,发明了高效铣通一体化修井工具,得到了普遍使用,大大提高了生产效率,减少了施工工序。
一、结垢成因及危害
目前纯梁采油厂结垢井多而且分布广,在各个油田都有结垢严重井出现,就连樊124块、高89块等新区块,含水较低的井也出现结垢严重井。针对注水井,注入水中含有大量机械杂质和其它矿物质,造成了套管结垢的可能性,还有的注水井人为有意识或无意识的进行套管注水,从而形成了套管长井段结垢;针对油井,在其生产过程中,产出液所含大量矿物,随着生产时间的不断推移及环境变化,在套管内壁附着形成套管垢。套管结垢主要分布在油层及以上部位,在油井泵下部位套管结垢现象也常出现;垢的成份主要类型为:碳酸盐垢(碳酸钙、碳酸亚铁)、硫化物(硫化亚铁等)、铁的氧化物及混合垢样,其中酸溶性垢占 98.3 %,根据垢样分析,纯化油田油井结垢以腐蚀性垢为主,油井腐蚀、结垢共存;樊家等油田油井结垢以碳酸盐水垢为主,其结垢机理各不相同。结垢直接造成油井液量下降,泵漏、泵卡;水井表现在注水量减少,泵压升高;管杆结垢造成大量更换主材,套管内除垢造成作业费用升高,油层结垢消耗大量酸液及阻垢剂,总之导致作业费用居高不下。 2005年作业措施井258口,处理套管结垢井37口次;2006年作业措施井317口,处理套管结垢井62口次(不含4口维护井);2007年1-11月份,作业措施井274口,处理套管结垢井58口次,处理套管结垢井比率呈现逐年增多现象,处理难度也越来越大,比率分别为0.143、0.195、0.212。除垢花费作业成本:2005年95.1万元,平均单口次费用2.57万元;2006年为186.24万元,平均单口次费用3万元;07年1-11月份111.9万元,平均单口次费用1.929万元,单井费用呈逐年增多现象(07年单井费用有所降低的主要原因是使用了高效铣通一体工具)。
二、优化处理套管结垢方式与工具选择
近年来,作业监督系统积极把理论知识与实践相结合,充分发挥专业技术特长,创新应用多种技术和措施,优化套管除垢方式,形成“钻、磨、酸、刮、铣”工作模式,加快了方案制定,提高了运行效率,解决了许多生产实际中的技术难题。
1.“钻、磨”
针对套管结垢严重,井眼堵死或存有较小通径的井(如套管结垢通道内径小于90mm的井),需切削垢片较厚,选择工具遵循直径从小到大,层层递进原则,一般使用中间不留水眼,能波及底部垢截面的工具,要求该工具水眼大,本体直径小(直径一般在95mm、105mm以内)的尖刮刀或是带刃磨鞋,再就是使用侧水眼、小直径尖铣锥等工具先处理通道,同时取垢样分析,待井眼处理至设计位置后,制定有针对性的酸洗方案(依据结垢井段的容量设定酸量,并要求酸液能充分溶解垢),利用该管柱替酸到位后,立即上提钻具到结垢部位以上,防止卡钻,关井反应时间需较长,一般为1-2小时,然后下放钻具充分洗井,洗井彻底后起出钻磨管柱,然后根据设计、井身要求选择大直径的铣锥、复式铣锥、铣通一体等工具处理垢,要求中间水眼直径越大越好,侧面能波及套管内壁的每一个角度。
2.“酸”
针对结垢严重,且结垢井段较长的井(一般大于100米),有通道(或已钻磨出通道),取垢样化验(也可从管杆上取垢样),先下入光油管,进行酸洗除垢(利用酸液能溶解矿物成分的这一特性,而采用的一种除垢工艺)。通过化验分析垢样得知,我厂油水井所形成垢均以钙质为主,而盐酸和钙质反应生成氯化钙,而氯化钙能溶解于水中,这样就可通过洗井将反应后的残酸和可溶物排出地面,达到清除套管结垢的目的。该技术具有实施工艺简单,酸液量小,经济高效的特点。但要注意由于部分结垢产物为硫化物,在酸洗过程中会产生大量的H2S有毒气体,产生安全隐患,为防止施工过程中H2S中毒,我们加大了对残酸的处理力度,可采取饱和碳酸氢钠溶液中和法及氯化铁溶液氧化法处理残酸,这样绝大部分硫化氢气体被消耗,大大降低了硫化氢气体对人体的伤害。酸洗后,结合设计、井筒要求,选择合适直径、长度、具有针对性的工具再次处理垢。要求选择的铣锥、复式铣锥、刮刀、铣通一体等工具,底部水眼直径大,乌钢裸露,施工时可采用上下活动钻具及旋转钻具方式除垢。
3.“刮、铣”
对结垢不太严重,有较大通道的井(或是钻、磨、酸后产生通道),可根据设计要求及井身结构选择带大水眼的除垢工具,要求侧面能波及井筒内壁的每一个角度。例卡封(分层酸化、分层注水)、射孔等就需下大直径,工具较长的除垢工具,其中不同规格的高效铣通一体修井工具就是比较好的选择,施工时可采用上下活动钻具及旋转钻具方式除垢,其乌钢尖角可加快除垢速度,其特殊的外表结构可形成较大的接触面积同样可加快除垢速度。
4.取得的效果
“钻、磨、酸、刮、铣”,各有其特点和应用条件,需查阅井史,结合现场情况、井身结构及区块特点,根据设计要求来选用,通过不断总结经验,合理选择处理方式及辅助工具参数,这将对加快作业施工进度,缩短磨铣时间,节约作业费用奠定基础。今年以来先后处理套管结垢井58口次,其中7口井处理过2次,对处理套管结垢方式,全部依照规定进行了优化,取得了明显效果,仅节约作业费用就77万元。
三、高效銑通一体化修井工具的研发及应用
随着油田开发的不断深入,多数井套管结垢现象越来越严重,处理难度越来越大,尤其是今年采油厂加大了水井治理工作量,但由于这些井多年未处理过井筒,井况复杂,通井管柱难以一次到位,无法保证下步施工,为此作业监督中心科技攻关小组结合实际,立项研究,设计完成了规格、型号不同的高效铣通一体化修井工具,形成适合油田井下作业的铣通系列产品,它将磨铣、通井工具合二为一,实现了前部清理井筒,后部通井验证套管,使除垢、通井工序一次完成,克服了原先因通井不到位,再采取磨铣等其它措施的弊端。