水平井筛管破损检测技术在渤海油田的研究应用

于游洋，刘国振，张帅，杨子



水平井筛管破损检测技术在渤海油田的研究应用

于游洋，刘国振，张帅，杨子

（中海油能源发展股份有限公司工程技术公司， 天津 300452）

水平井裸眼完井是渤海油田主要的完井方式之一，但随着开发生产时间的推进，防砂管柱中筛管破损现场也逐一凸显，且筛管破损后对防砂管柱的处理难度大。文章从筛管损坏研究、筛管破损监测、关键技术把控到作业实践等环节进行综合分析，探讨了适用于渤海油田筛管破损监测的技术及成功的应用案例，对于今后水平井出砂的综合治理有一定的借鉴意义。

水平井；海上油田；筛管；找漏

水平井是高效开发各类油气藏、提高单井产量、提高采收率的重要手段，近几年来，渤海油田随着大量水平井的相继投产，水平井出砂问题也随之而来，水平井完井以裸眼完井为主，其筛管破损后对防砂管柱的处理难度大，如何在不处理防砂管柱的前提下对筛管找漏，从而进行精确卡漏，短时间内恢复油井生产。文章主要介绍了海油系统内首次使用穿心连续油管送入测试仪器对水平段筛管进行检测，对于今后水平井出砂的综合治理有一定的借鉴意义。

1 筛管损坏理论研究概况[1]

根据国内外油田开发近些年的经验分析可知，引起筛管损坏的因素可大致分为地质因素、工程因素和腐蚀三大类。对于具体一个油田或一口油水井的筛管损坏，其中某类因素很可能起主导作用[2-5]，主要地质因素如下：

（1）泥岩遇水膨胀。泥岩性质较不稳定，在高温高压下能产生蠕变，在有水侵入时易膨胀。陆地油田部分区块采用异常高压注水，导致泥岩、页岩地层进水，引起泥岩地层膨胀蠕变、滑坡及断层复活，使得筛管承受非均匀的围岩蠕变外压而破坏。苏联格罗兹内石油学院在室内所作的泥岩膨胀和筛管损坏关系的试验表明，当泥岩含水10％以上时，泥岩拥有较高的塑性，几乎将全部上覆岩压转移到筛管，使其变形损坏。

（2）盐岩层对筛管的损坏。盐岩层在地层温度和上覆地层压力作用下，不仅由于盐岩密度小于岩石密度，而且盐岩或含盐泥岩遇水膨胀，向低压的井筒方向蠕动，致使筛管损坏。另外，盐层溶解使得井眼扩大或盐层坍塌，从而导致筛管受力状态不均，引起筛管损坏。一般认为井壁坍塌主要是钻井液对盐层的冲刷和溶解作用造成，主要形成不规则井眼或大肚子井眼，使固井水泥不能充满环空或第二界面胶结不好，从而使地层水或注入水侵入盐层，浸泡溶蚀后形成空洞。

2 筛管破损监测技术

2.1 工具优选工具试验

水平井防砂管柱一般采用的是“纽扣”式优质筛管，根据筛管的特性以及仪器的特点，可以采用MIT012-40臂井径成像测井仪，对筛管进行技术状况检测，寻找漏点。40臂井径成像测井仪有40个独立的井径臂，对应每个臂有一个独立的探头，可测量反映管柱内壁的40条井径，通过仪器的四十个测量臂与套管内壁接触，将套管内壁的变化转为井径测量臂的径向位移，通过井径仪内部的机械设计及传递，变为推杆的垂直位移，差动位移传感器将推杆的垂直位移变化转换成电信号，地面处理后可成直观图像。

2.2 工具试验

首先是解决仪器的居中问题，考虑在MIT仪器上下加装滚轮扶正器，加仪器本身自带电动扶正器，确保仪器在水平状态下的居中测试，录取资料准确可靠。

图1 MIT工具串实物图

陆地实验时采用139.7mm“纽扣”式筛管，“纽扣”直径大约在2cm（示意图如图2所示），将筛管的“纽扣”打掉，用40臂井径成像测井仪进行测试，发现仪器臂能够探测到纽扣脱落处孔眼。可从三维成像后（示意图如图3所示），孔眼位置非常明显。之前的测井曲线上反应不明显（示意图如图4所示），因此得到的实验结论为：如果筛管损伤为“纽扣”脱落，那么40臂井径成像测井能够探测到孔眼，确定漏点，示意图如图2所示。

图2 “纽扣”脱落示意图

图3 测井数据三维成像图

3 技术应用

3.1 井况简介

X井为海上油田一口水平生产井，在生产过程中大量出砂关井，关井前产液量578 m3/d，产油150 m3/d，怀疑由于防砂管柱破损造成，因此需要对该井的水平段防砂管柱进行检测，寻找漏点位置。该井采用177.8 mm“纽扣”式筛管完井，防砂段从1 334~1 674 m。

图4 井径成像测井曲线

2013年10月22日因出砂量大，影响生产流程关井，关井前正常生产时50 Hz，油嘴19.4 mm，计量产液量578 m3，含水81.6%，产气量0.47×104m3，气油比83 m3/m3。10月21日油井在没有调整工作制度的前提下，油压上涨2.4 MPa，套压上涨1.2 MPa，50 Hz产液量上涨660 m3，含水从81%上升到83%，气油比61 m3/m3，略有下降，井口温度基本保持不变。因井下压力计故障，无法监测流压和流温变化情况。实验室化验氯根值为1 393 mg/L，为注入水，其与4月化验氯根1 972 mg/L保持一致，产出水类型未发生改变。此外，该井含砂量突升至5%-10%，悬浮物10%左右。因此，结合该井井下为裸眼完井，优质筛管简易防砂，认为该井井下筛管存在漏点，造成产液量和含砂量的突然大幅上升。

2014年6月采用遇水膨胀封隔器关闭出砂段的方式开展大修治理。为保证封隔器顺利下入，准确封堵漏点位置，保证产出层最大化，在措施前利用40井径成像测井技术进行找漏测试，测得筛管在1 571~1 573 m处存在破损，在1 555~1 580 m存在筛管缩径。

3.2 技术实施

确定了测试仪器后，如何把测试仪器下入至水平段成为关键问题，传统意义的电缆测井一般只能满足井斜小于60°的井况，首次尝试将电缆与连续油管相结合，作业前将电缆用水推的方式送入连续油管中。通过使用穿心连续油管输送方式送入测井仪器。现场施工前将测井仪器与连续油管内的电缆以及相应的工具进行配接，包括单流阀、电缆头、释放短节、旋转短节、柔性短节等，整个工具串具有高度的柔韧性和可旋转性，保证可以顺利通过井斜和狗腿度大的位置。

渤海油田水平井或大斜度井出砂，一般是由于筛管被冲蚀破损所致，目前常规的处理方法有两种，一是打捞出防砂管柱重新完井，但水平井177.8 mm筛管打捞难度大，成功案例较少且工期较长；二是侧钻，涉及的工期和费用均较长，两种方法都无法在短时间内恢复油井产能。针对水平井大尺寸筛管破损，如果能使用测试仪器对筛管进行检测，判断出具体漏点后，使用机械方法进行卡漏，无疑可在最短时间内使油井见产。

图5 X井防砂管柱示意图

测试前要求对整个井筒冲砂，防止砂子或异物导致扶正器无法正常伸缩，冲洗干净后，通井工具串在连续油管的输送下，顺利通井至目的深度。更换MIT012测井仪进行40臂井径成像测井，在水平段录取测井资料，测井曲线（如图6所示）在1 575 m处有扩径显示，经三维成像（如图7所示）后，孔眼位置明显，判断为“纽扣“脱落，在1 535.1~1 548 m显示筛管变形缩径（如图8所示），长度约为0.2m，最小半径为78.32 mm，最大半径92.82 mm，所在位置井斜为78.76°。

图6 X井40臂井径成像测井曲线

图7 X井40臂井径成像测井三维成像图

套管变形段为1 535.1~1 548.0 m，长度为12.9 m，最小半径67.59 mm，最大半径77.48 mm，井斜76.42°，有缩径显示。

图8 X井测得套损及筛管变形缩径

4 减少筛管损坏防治建议[1]

筛管疲劳损坏的原因一般是筛管的负载、受力大小、频率、温度等多种复合因素引起的。因此，可考虑削弱筛管疲劳损坏的措施，其主要有以下几点：

(1) 井眼的控制要求严格，边钻边测。

(2) 筛管柱在造斜井段、井斜角或方位角急剧变化的井段下入时，避免用力下入管柱，减少筛管受到弯曲和扭转损坏。

(3) 给筛管合理配置扶正器，筛管在下入时尽量减小与井壁接触，减少弯曲损坏。

5 结 论

作业实践表明，使用穿心连续油管送入测试仪器在水平段进行测试是可行的，应用多臂井径成像测井技术可以精确探测筛管漏点及筛管缩径位置，判断筛管漏点后，配合使用遇水膨胀封隔器对漏点上下进行卡漏，可有效治理水平井出砂问题，其不仅具有较高的应用价值，同时也对今后水平井出砂的综合治理有一定的借鉴意义。

［1］车强. 超稠油油藏水平井筛管损坏研究与保护对策[D]．山东：中国石油大学（华东），2009．

［2］宋治．油层套管损坏原因分析及预防措施[J]．石油学报，1987，8 (2)：101-107．

［3］赵有芳．国外油田油水井套管损坏综述[J]．大庆石油地质与开发，1989，8 (2)：71-79．

［4］李永东．油水井套管损坏的断裂力学机理的研究[D]：哈尔滨：哈尔滨工程大学，2001．

［5］贾选红，刘玉．辽河油田稠油井套管损坏原因分析与治理措施[J]．特种油气藏，2003，10 (2)：69-71．

Research and Application of Screen Damage Detection Techniquein Horizontal Wells of Bohai Oilfield

,,,

（CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co., Tianjin 300452, China）

Horizontal well open-hole completion is one of main completion methods in Bohai oilfield, but with time advancement of development and production, the sand control string sieve tube breakage in the scene appeared one by one, and it is very difficult to deal with the sand control string after the screen damage. In this paper, throughcomprehensive analysis ofthe screen damage research, the sand control pipe breakagemonitoring and the key technology to control the operating practice, the screen damage monitoring technology and successful application cases in Bohai oilfield were discussed. The paper has acertain reference meaning for comprehensive control of sanding in the horizontal well in the future.

horizontal well; offshore oilfield; sand control pipe; finding leaks

2017-11-06

于游洋（1983-），男，工程师，2008年毕业于西安石油大学石油工程专业，现从事海上油田大型修井监督管理工作。

杨子（1987-），男，工程师。

TE 358

A

1004-0935（2017）12-1193-04