時(shí)間:2023-03-17 16:43:56
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海上油田生產(chǎn)井口抬升是指油田生產(chǎn)作業(yè)期間,由于井口偏移等原因導(dǎo)致的井口抬升問(wèn)題,這一情況發(fā)生后,會(huì)嚴(yán)重限制海上油田工作的正常運(yùn)行。因此,從確保海上油田生產(chǎn)情況的角度出發(fā),必須針對(duì)海上油田的井口抬升情況進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。相關(guān)工作人員應(yīng)采取有效措施進(jìn)行處理,保證補(bǔ)救,從而確保海上油田生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。大部分情況下,海上油田的生產(chǎn)井口抬升都可借助相關(guān)措施進(jìn)行補(bǔ)救,但是時(shí)間成本、經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較高,甚至給海上油田企業(yè)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為此,海上油田工作人員必須在井口抬升現(xiàn)象出現(xiàn)之前,便采取有效措施進(jìn)行防護(hù),構(gòu)建方案體系,從而確保海上油田生產(chǎn)作業(yè)的順利推進(jìn)、高效運(yùn)行。本文針對(duì)海上油田井口抬升原因策略進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。
1海上油田生產(chǎn)井口的抬升原因分析
1.1油層套管在外界溫度作用下發(fā)生膨脹大量的案例分析結(jié)果表明,海上油田的生產(chǎn)作業(yè)期間,可將生產(chǎn)井口抬升現(xiàn)象的原因總結(jié)如下:海上油田井口的位置發(fā)生了偏移,進(jìn)而導(dǎo)致井口抬升,井口裝置便會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的形變且無(wú)法逆轉(zhuǎn)。這一情況會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。結(jié)合實(shí)際油田生產(chǎn)井口抬升的數(shù)據(jù)資料可發(fā)現(xiàn),井口發(fā)生抬升,生產(chǎn)井的產(chǎn)量必然會(huì)發(fā)生相對(duì)嚴(yán)重的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),對(duì)應(yīng)產(chǎn)液量、產(chǎn)氣量等會(huì)顯著增加。因此,生產(chǎn)井產(chǎn)量大幅度增加時(shí),油層套管結(jié)構(gòu)必然會(huì)受到溫度方面的影響,進(jìn)而發(fā)生膨脹,這種膨脹會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)方面向外延伸,垂直方向的延伸必然會(huì)導(dǎo)致石油裝置、井口裝置發(fā)生位移現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致井口抬升。
1.2油管隔熱性能不佳在進(jìn)行海上油田生產(chǎn)井口的研究后發(fā)現(xiàn),相關(guān)人員要及時(shí)對(duì)油田類似裝置進(jìn)行探究分析。大量的數(shù)據(jù)資料表明,井口抬升原因包括生產(chǎn)井產(chǎn)量增加,同時(shí)還要考慮油管的隔熱性能。鑒于上述特點(diǎn),當(dāng)生產(chǎn)井的產(chǎn)量提高時(shí),油管便會(huì)因溫度增加而發(fā)生明顯的膨脹作用,進(jìn)而導(dǎo)致油田作業(yè)設(shè)備發(fā)生移動(dòng)現(xiàn)象,井口抬升。這種現(xiàn)象長(zhǎng)期存在的情況下,井口抬升幅度便會(huì)明顯增加。這一結(jié)果表明油管隔熱性能導(dǎo)致井口提升現(xiàn)象,換言之,海上油田的生產(chǎn)井口抬升原因分析中,必須充分考慮油管的性能。
1.3自由管伸長(zhǎng)量過(guò)大當(dāng)自由管的伸長(zhǎng)量明顯增加時(shí),海上油田生產(chǎn)井口便會(huì)出現(xiàn)上移現(xiàn)象。此時(shí)分析自由管的伸長(zhǎng)量便可發(fā)現(xiàn)井口發(fā)生位移的裝置,其自由套管的伸長(zhǎng)量明顯偏大,進(jìn)而導(dǎo)致井口裝置超出正常高度,易引發(fā)事故問(wèn)題。結(jié)合上述現(xiàn)象進(jìn)行理論分析,發(fā)現(xiàn)在海上油田中,生產(chǎn)井口明顯抬升的原因應(yīng)當(dāng)包括自由管伸長(zhǎng)因素,對(duì)于自由管而言,其伸長(zhǎng)量過(guò)大,必然會(huì)導(dǎo)致油田生產(chǎn)井口大幅度抬升,進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)控制工作的難度明顯增加,海上油田作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)會(huì)因此變得更大。
2海上油田生產(chǎn)井口抬升現(xiàn)象的應(yīng)對(duì)策略分析
2.1用水泥進(jìn)行自由套管的封固處理結(jié)合上述分析發(fā)現(xiàn),海上油田生產(chǎn)井口抬升原因中,包括自由套管的伸長(zhǎng),過(guò)長(zhǎng)的套管受熱膨脹,對(duì)應(yīng)套管活動(dòng)范圍會(huì)明顯增加。在較大的活動(dòng)范圍內(nèi),自由套管會(huì)因膨脹作用,進(jìn)而形成巨大的活動(dòng)范圍,這一活動(dòng)距離存在,必然會(huì)導(dǎo)致石油裝置、井口裝置向上移動(dòng),也有可能是朝著其他方向移動(dòng),最終結(jié)果便是海上油田生產(chǎn)井口發(fā)生大幅度的抬升情況。在生產(chǎn)井口出現(xiàn)明顯抬升的情況下,極易導(dǎo)致油田海上作業(yè)的危險(xiǎn)等級(jí)增加。為了保證海上油田生產(chǎn)抬升問(wèn)題的高效解決,相關(guān)作業(yè)人員可及時(shí)對(duì)自由套管進(jìn)行封固控制,一般使用水泥對(duì)套管進(jìn)行高效固定。借助水泥,可將自由套管的活動(dòng)距離進(jìn)行有限控制,降低熱應(yīng)力作用。需要引起重視的是,在針對(duì)自由套管進(jìn)行封固處理期間,必須加強(qiáng)井口自由套管的全面檢測(cè),進(jìn)而確保所有井口都滿足安全性的操作要求。
2.2加強(qiáng)生產(chǎn)井產(chǎn)量的限制管理生產(chǎn)井產(chǎn)量過(guò)大的情況下,海上油田生產(chǎn)井口也會(huì)發(fā)生抬升現(xiàn)象。從上述結(jié)論出發(fā)必須及時(shí)進(jìn)行全面部署和管理,保證海上油田生產(chǎn)作業(yè)的安全性,促進(jìn)其合理運(yùn)行。當(dāng)生產(chǎn)井的產(chǎn)量過(guò)大時(shí),自由套管的受熱程度增大,此時(shí)管柱、自由套管等都會(huì)因溫度增大而發(fā)生快速膨脹。這一情況下,海上油田的井口位置會(huì)發(fā)生明顯地提升,進(jìn)而增加了生產(chǎn)作業(yè)的危險(xiǎn)等級(jí)。為此,條件允許的情況下,必須及時(shí)對(duì)生產(chǎn)井的產(chǎn)量進(jìn)行全面控制管理,保證單日生產(chǎn)井的產(chǎn)量不發(fā)生波動(dòng),進(jìn)而確保海上油田生產(chǎn)量能夠有效避免井口發(fā)生抬升的幾率。從上述分析中可以看出,在進(jìn)行海上油田的生產(chǎn)作業(yè)管理中,相關(guān)工作人員必須全面進(jìn)行生產(chǎn)井日產(chǎn)量的控制,從而確保海上油田生產(chǎn)作業(yè)滿足安全操作的要求。
2.3對(duì)石油套管的材質(zhì)進(jìn)行更換結(jié)合大量的海上油田生產(chǎn)作業(yè)情況,可分析得出海上油田的生產(chǎn)井口抬升原因中,還包括管柱受熱膨脹的問(wèn)題,因此,實(shí)際海上油田的生產(chǎn)作業(yè)期間,為了有效防止井口裝置在管柱受熱發(fā)生膨脹的問(wèn)題,必須考慮可能發(fā)生的熱膨脹位移,借助隔熱材料制備相應(yīng)的石油套管,從而確保套管能夠滿足正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求,降低危險(xiǎn)事故發(fā)生幾率。結(jié)合上述理論體系可發(fā)現(xiàn),在進(jìn)行生產(chǎn)裝置的套管處理期間,可合理應(yīng)用隔熱材料,從而更有效地避免管柱位移等情況發(fā)生幾率,有效降低了風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),最終可確保海上油田生產(chǎn)作業(yè)工作的順利發(fā)展,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)。
3案例分析
3.1某井井口抬升現(xiàn)象2016年,渤中某油田的巡檢操作中發(fā)現(xiàn),某井井口裝置、采油樹(shù)區(qū)域出現(xiàn)了極為明顯的豎向位移。結(jié)果導(dǎo)致井口上移了3cm,此時(shí)井口與隔水套管出現(xiàn)了相對(duì)嚴(yán)重的脫離現(xiàn)象,套管四通閥門出現(xiàn)了彎曲形變問(wèn)題,此外,在采油樹(shù)連接位置的管線也出現(xiàn)了明顯的形變問(wèn)題,見(jiàn)圖1?,F(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)抬升問(wèn)題后,結(jié)合相應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),同年2月該井的產(chǎn)量明顯提升,對(duì)應(yīng)產(chǎn)液量從200m3/d上升到了260m3/d,產(chǎn)氣量從17萬(wàn)m3/d上升到40萬(wàn)m3/d見(jiàn)圖2。此時(shí)井底溫度維持在120℃未發(fā)生明顯變化。因此,判斷主要原因便是油層套管位置,因溫度增加發(fā)生了膨脹現(xiàn)象,導(dǎo)致井口裝置、采油樹(shù)上升?,F(xiàn)場(chǎng)對(duì)泵進(jìn)行了降頻率調(diào)節(jié),產(chǎn)液量下降、產(chǎn)氣量下降,井口溫度下降。當(dāng)采油樹(shù)已經(jīng)回歸到隔水導(dǎo)管區(qū)域后,移位管線并未發(fā)生全面恢復(fù),且四通閥門發(fā)生較為明顯的變形問(wèn)題。
3.2井口抬升原因分析和相關(guān)探討
3.2.1井口抬升原因分析對(duì)于普通套管而言,一般屬于熱膨脹效果較好的彈性材料,在外界熱應(yīng)力作用下,極易出現(xiàn)膨脹、拉伸情況,自由狀況下拉伸長(zhǎng)度高達(dá)1m。實(shí)際工程項(xiàng)目中,由于套管在井口位置受連接方面的約束作用,其伸長(zhǎng)效果相對(duì)較小。此外,由于產(chǎn)量增大、熱應(yīng)力增大,進(jìn)而會(huì)帶動(dòng)伸長(zhǎng)率增加。在綜合進(jìn)行套管、油管膨脹、井口連接束縛作用幾大因素的情況下,經(jīng)過(guò)計(jì)算分析進(jìn)行模擬,結(jié)果表明:產(chǎn)量在200m3/d情況下,抬升高度為2.8m;產(chǎn)量增大到260m3/d,抬升高度為3.2m。模擬結(jié)果與實(shí)際情況幾乎一致。總結(jié)上述情況進(jìn)行詳細(xì)分析可發(fā)現(xiàn),某井井口抬升原因?yàn)椋旱谝弧⒕谔?,?duì)于244.48mm的套管自由段,如果該段太長(zhǎng),溫度作用導(dǎo)致伸長(zhǎng)效應(yīng)明顯。第二、從模擬結(jié)果出發(fā),任何產(chǎn)量條件下,套管都會(huì)發(fā)生一定程度的熱脹現(xiàn)象,伸長(zhǎng)問(wèn)題明顯,這一現(xiàn)象主要是由于金屬材料的特性所導(dǎo)致的。同時(shí)套管、管柱受熱膨脹都會(huì)和產(chǎn)量呈現(xiàn)一定的正比例關(guān)系,一般情況下產(chǎn)量越高、伸長(zhǎng)現(xiàn)象越嚴(yán)重。第三、當(dāng)產(chǎn)量低于200m3/d情況下,一般不會(huì)發(fā)生井口抬升現(xiàn)象。當(dāng)產(chǎn)量升高到260m3/d情況后,便會(huì)發(fā)現(xiàn)井口出現(xiàn)明顯抬升問(wèn)題。這一現(xiàn)象的原因在于:產(chǎn)量低的情況下,管柱受到的熱應(yīng)力相對(duì)有限。對(duì)于管柱、套管等結(jié)構(gòu)件而言,在井口載荷作用下,管柱的受熱伸長(zhǎng)量便會(huì)被抵消,井口不會(huì)發(fā)生明顯的抬升問(wèn)題。但是產(chǎn)量提高時(shí),當(dāng)熱應(yīng)力、井口載荷超過(guò)臨界限值時(shí),便會(huì)出現(xiàn)較為明顯的井口抬升問(wèn)題。
3.2.2復(fù)產(chǎn)措施分析第一、在244.48mm自由套管階段,進(jìn)行水泥擠壓、封固處理時(shí),可有效降低自由套管的長(zhǎng)度,進(jìn)而會(huì)降低熱應(yīng)力作用,避免了井口抬升的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際工程項(xiàng)目中,該井在244.48mm自由套管區(qū)域進(jìn)行了擠水泥處理,并對(duì)部分井段進(jìn)行了CBL固井質(zhì)量測(cè)量。為了保證良好效果,建議對(duì)擠水泥封固全井段進(jìn)行CBL固井處理,從而了解后續(xù)封固情況和動(dòng)態(tài)。第二、積極進(jìn)行生產(chǎn)產(chǎn)量方面的限定。經(jīng)過(guò)大量的研究分析可發(fā)現(xiàn),產(chǎn)量大幅度提升之后,溫度增大時(shí),套管和管柱的熱應(yīng)力作用,會(huì)使得井口抬升,這是本質(zhì)原因。為此,在恢復(fù)生產(chǎn)期間,必須對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行合理限定,降低熱應(yīng)力導(dǎo)致的井口抬升問(wèn)題。產(chǎn)量提升后,在200m3/d穩(wěn)定化狀態(tài)下,如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)井口抬升情況,應(yīng)該從低產(chǎn)量出發(fā)進(jìn)行管理,逐步恢復(fù)投產(chǎn)工作,隨后方可逐步提高產(chǎn)量,需引起重視的是產(chǎn)量不得超過(guò)200m3/d。第三、生產(chǎn)管柱借助隔熱油管。從前面分析可知,井口抬升的另一原因便是套管自由段在熱應(yīng)力作用下出現(xiàn)的膨脹伸長(zhǎng)。因此,可考慮隔熱油管的使用,力求大幅度降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)的井下熱量傳遞問(wèn)題,避免熱量對(duì)244.48mm套管產(chǎn)生影響。進(jìn)而達(dá)到降低井下熱量的目標(biāo),避免熱量過(guò)大等導(dǎo)致的井口抬升。最終現(xiàn)場(chǎng)采取了方案一、方案二兩種形式。即先在244.48mm套管段進(jìn)行擠水泥封固處理,然后對(duì)油井進(jìn)行限產(chǎn)控制,后續(xù)方可逐漸提高產(chǎn)量。結(jié)果表明,某井成功復(fù)產(chǎn),從投產(chǎn)情況分析,上述方案有效解決了某井井口抬升問(wèn)題,后續(xù)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上,為了保證海上油田生產(chǎn)井口抬升的有效控制,必須采取一系列有效對(duì)策,這對(duì)國(guó)內(nèi)石油行業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展具有重大意義。本文針對(duì)海上油田井口抬升問(wèn)題進(jìn)行了探討,旨在為相關(guān)人員提供一定借鑒價(jià)值,帶動(dòng)國(guó)內(nèi)石油行業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。
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作者:霍通達(dá) 單位:中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司