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1、第九章 油水井窜通 在油水井生产过程中，由于地质构造、固井质量、射孔因素、油水井管理不当和修井作业等原因造成套管外水泥环破坏，或使水泥环与套管失去密封胶结，层与层之间互相窜通，严重影响油水井的正常生产，使生产成本大幅度增加，且油井产量迅速递减。当发现油水井窜通时，需利用各种方法检查窜通的位置、类型，采取适当的封窜工艺，解决这一生产中的实际问题，以恢复油水井的正常生产。第节 查窜工艺 一、 油水井窜通的原因和危害 （一）油水井窜通的原因油水井窜通的原因根据窜通类型的不同而不同。油水井窜通的类型有两种：一种是地层窜通；一种是管外窜通。1 地层窜通指地层内部的层与层之间的互相窜通。其原因主要有以下几
2、方面： (1)由地层裂缝造成； (2)构造运动或地震所致； (3)由于某些原因造成压裂改造中措施不当，沟通或压窜了本井的其它地层； (4)放喷或井底生产压差过大，油井大量出砂，造成地层结构破坏。2.管外窜通管外窜通是指套管与水泥环或水泥环与地层之间的窜通。形成的原因主要有以下几个方面： (1)固井质量差引起窜通； (2)射孔振动太大，在靠近套管壁外的水泥环被震裂，形成窜通； (3)由于对油水井管理措施不当而造成地层坍塌，形成窜通，如：注水井洗井时形成的倒流或井喷、正常注水时的倒泵压差过大、采油压差过大等均会引起地层出砂和坍塌，造成窜通； (4)分层作业引起窜通，如：分层酸化或分层压裂时，由于施
3、工时压差过大而将管外地层憋窜，特别是在夹层较薄时，憋窜的可能性更大； (5)由于套管腐蚀或破坏，使之失去了密闭的作用，从而造成未射孔的套管所封隔的高压水(油、气)层与其它层窜通。(二)油水井窜通的危害油水井窜通会给油井生产和管理带来严重危害，主要表现在：（1）不能对多油层进行分层开采；（2）使油水井正常生产受到严重影响；（3）影响油田开发速度；（4）减小油田最终采收率；（5）降低油水井的使用寿命；（6）给修井作业和管理造成麻烦，影响油田开发效益。二、查窜工艺 油水井查窜的方法主要有声幅测井查窜、同位素测井查窜、封隔器查窜、桥塞查窜、水力测试、井温测井、SBT等多种方法。窜通的类型及原因不同，采
4、用的查窜方法也不同。（一）声幅测井查窜 当进行声幅测井时，由声源振动发出声波，声波在套管中传播速度大于其它介质中的传播速度。而声波幅度的衰减与水泥环和套管、水泥环和地层的胶结程度有关，声波幅度的衰减反比于套管的壁厚，正比于水泥环的密度。也就是说,套管壁越薄水泥环越致密，声波幅度的衰减就越大。根据这一原理，通过声幅测井就可以检查套管外水泥环的固结情况及水泥上返高度等情况。从声幅曲线图中可以看出：当水泥环完好时，声幅曲线呈低幅度；反之，水泥环胶结差，声幅曲线呈高幅度。 在声幅测井解释时，根据声幅曲线的高低，可将管外水泥胶结的情况分成好、较好、差、无水泥胶结四个等级。一般情况下，水泥固结程度好的井，
5、声幅曲线的幅度低；反之，水泥固结程度差的井，声幅曲线的幅度高；在接箍处固结差，其幅度异常低；在水泥面处，有高幅度到低幅度的突变。因此，根据声幅曲线，可以判断水泥胶结的好坏，而水泥胶结的好坏是油水井窜通的主要原因之一，水泥固结程度好的井，窜通的可能性小，否则窜通的可能性就大。 通过实践应用，声幅测井查窜是比较成功的。但只能提供第一界面(水泥环与管壁之间)窜通的资料。若第二界面(水泥环与井壁之间)封固不好而形成窜通，用声幅测井就难于判断。因而，通常现场应用的是以声幅测井为主的组合查窜法，其中包括声幅与封隔器、声幅与同位素的组合查窜等方法。 目前，用声波时差、声波变密度等测井方法，可检查第二界面窜槽
6、情况。 声幅测井查窜的施工步骤： （1）起出原井管柱，清洗井底。 （2）用直径和长度均大于测井仪的通井规下至预测井段以下。 （3）若套管变形、破损或井下有落物，应先进行处理，以保证声幅测井仪起下畅通。 （4）正常测井。 （5）资料解释。（二）放射性同位素查窜 用人为的方法来提高窜通井段伽玛射线强度，往地层内挤入含放射性的液体，然后测得放射性曲线，并将所测得的曲线与油井的自然放射性曲线作对比，排除影响因素，即可鉴别地层的窜通情况。 根据查窜目的和查窜层段的长短，查窜方式可分为全井施工和下管柱分层段进行两种。全井施工，就是把活性液替入射孔层段，加压挤入地层和窜通层段进行查窜，一般情况下，射孔层段较
7、少，窜通较单一，常用此方式。下管柱分层段进行施工，就是用封隔器将射孔层段隔开，通过油管堵塞器对射孔层段进行查窜，一般情况下，射孔层段较多，窜通较为复杂不易判断，用此方式进行施工效果显著。放射性同位素查窜的施工步骤如下： （1）收集资料编写施工设计，首先要收集井史数据、生产情况、射孔层段、地层系数、井身结构等资料及有关内容，根据施工目的决定施工方式及使用同位素名称、强度、浓度，计算配制活性液等。 （2）按设计要求配制活性液，并保证安全运到施工现场。与此同时，施工作业队必须进行压井、冲砂、通井等前期准备工作。 （3）测自然伽玛曲线，首先将油管下到施工井段以下20m充分洗井，待井洗至稳定后进行测井或
8、起出油管测井。 （4）下查窜管柱，下封隔器至欲测井段的夹层中部将射孔层段隔开，根据查窜目的可在其上下连接节流器、堵塞器等井下工具，尾管底部可接球座，球座必须在欲测井段以下。常用封隔器为水力扩张式封隔器。 （5）替挤活性液，用查窜管柱将活性液挤入欲测层段，关井扩压，使地层充分吸附放射性同位素离子，地层压力传递平衡。反循环洗井，洗出井筒或管柱内的同位素污物。 （6）测放射性同位素曲线，用查窜管柱即可在油管内测量，同时压井后也可起管柱测量。 （7）分析对比所得资料，通过对比，如层间放射性强度有明显增加，则说明有窜通。 （三）封隔器查窜 就是将封隔器下入欲测井内设计的预定位置，用以封隔开可能窜通井段与
9、其它油层，然后根据所测得的资料来分析判断窜通情况的方法。 现场常使用的找窜方法，根据找窜情况确定封隔器的数量，可分为双水力扩张式封隔器和单水力扩张式封隔器找窜两种。根据欲找窜的层位情况划分，又可分为低压井找窜、高压井找窜、漏失层找窜三种方法。由于找窜的方法不同，应用的范围也不同，可根据欲找层段的具体情况，选择找窜方法。通常在多油层井找窜，而且下部层段又有漏失层的情况下，采用双水力扩张式封隔器找窜。 由于找窜的方法不同，其具体施工步骤也有所不同。下面就不同找窜方法的施工步骤分别进行阐述。1 单水力扩张式封隔器找窜将封隔器下至欲找窜位置的两油层之间的夹层中部，其下部接节流器，最下部接单流阀，然后从
10、油管内注人高压水，来观察油层间是否有窜通的现象。观察窜通与否又分为套压法和套溢法两种，其方法如下： （1）套压法：即观察套管压力的力法，采用高低高或低高低方式观察注水压力，同时观察套管压力变化。若套管压力随油管压力变化而变化，则说明油层之间有窜通现象；反之，则说明无窜通现象。 （2）套溢法：是观察套管溢流量的方法。变换注入压力，同时观察和计量套管溢流量。若套管溢流量随注人压力的变化而变化，则说明此两油层有窜通现象；反之，则无窜通。 2 双水力扩张式封隔器找窜在第一组封隔器的节流器下部再接一组封隔器，两组封隔器刚好卡在下部层位射孔段的两端。观察窜通的方法是：将找窜管柱下入设计的预定位置，观察窜通
11、情况。具体方法同单水力扩张式封隔器找窜，即可用套压法或套溢法进行观察判断。3 低压井找窜将封隔器下至预定位置后，先测量井的溢流量，再循环洗井、投球；当油管内压力起来后，测定套管返出液量。如返出液量小于或等于溢流量时，则证明管外不窜；如返出量大于溢流量，将封隔器提至射孔段上，验证封隔器的密封性。如封隔器是密封的，则说明地层是窜通的。找窜时应仔细观察排量、泵压、进出口水量等变化情况。并将这些数据详细记录在报表上。4 高压井找窜用不压井、不放喷的井口装置将封隔器下至预定位置，油管及套管装压力表。查窜时，从油管内泵人高压液体，并观察套管压力是否随着油管压力而变化。如套管压力随着油管压力变化，且封隔器经
12、验证完好，则证明管外是窜通的；反之，套压不随油压变化而变化，则证明被验证层位无窜通。5 漏失井找窜在漏失层找窜,找窜液无法构成循环的情况下，可以在水力扩张式封隔器下至预定位置后，采用油管打液、套管测动液面的方式或换其他类型封隔器；也可采用套管打液，油管内下压力计测压的方法进行找窜。 封隔器找窜时应注意事项:找窜前要先进行冲砂、热洗、通井等工作，以便了解该井套管完好情况及井下有无落物；油管数据要准确，封隔器要坐在欲测层段的夹层上，且位置应避开套管接箍；查窜时应坐好井口，若井口用自封封井器时，应有防止封隔器上顶的措施；测完一个点上提封隔器时，须活动卸压缓慢上提，以防止地层砂子大量外吐造成卡钻事故；
13、若发现窜通时，必须上提封隔器至射孔井段以上，检查封隔器的密封性。（四）桥塞查窜就是将桥塞下至欲找窜井段夹层中部，利用入井机具，通过座封方式将桥塞座封。然后丢手，起出丢手接头，此时桥塞的自锁胶筒在上下卡瓦的作用下仍处在压缩状态保持密封。验窜方式：插管接头插入桥塞内腔，在允许压力范围内进行试挤验窜，通过套溢法和套压法来判断桥塞上下两层之间是否窜通。 现场使用桥塞找窜的方法有丢手封隔器找窜、可钻桥塞找窜、电缆式可钻桥塞找窜三种。其共同特点是：操作简便，封堵深度准确，可靠性和安全性强，丢手桥塞还可重复使用。桥塞找窜适用范围广泛，特别适用于深井和夹层较薄的窜通井。桥塞找窜的施工步骤及注意事项: （1）起
14、出井内原管柱，若井内留有异物必须进行打捞和清理。 （2）洗井，保证井筒壁干净无杂物。 （3）通井，通井工具必须等于或大于桥塞的外型尺寸，通井深度须在欲找窜层位以下。若套管变形必须进行整型修复，保证通井工具畅通无阻。 （4）测套管接箍，准确调整桥塞位置。电缆桥塞入井时，磁性定位器可随桥塞一同入井进行跟踪定位。 （5）将认真检查过的桥塞及入井机具与找窜管柱或电缆连接好，平稳下入井内预定深度。 （6）确定桥塞位置无误，座封桥塞，并验证其座封效果。电缆桥塞座封丢手后，提出电缆。 （7）试挤验窜，收集有关资料进行分析对比，判断层间是否窜通。电缆桥塞须下挤注工具总成，插入桥塞内腔进行试挤验窜。 （五）水力
15、测试 水力测试可以检测邻近的油、水或气、水窜槽位置及检查射孔井段的封堵效果。目前最常用的方法是压力试验和排空试验。 压力试验就是在井口加一定的压力，观察压力下降的情况，以检查套管柱的密封性或挤水泥质量。如果套管鞋处的压力能保持不变，则表明固井质量可靠；如果套管鞋处不能保持压力不变，则说明固井质量有问题，需要采取补救措施。 排空试验是一种检验水泥封固质量的钻杆测试方法(DST)，它是用气举或提捞等方法，部分或全部掏空井内液体，并关井一段时间，观察井口压力有无变化，打开井口观察有无气体排出，下工具探井内液面是否升高等。在固井质量好的井段或在非渗透层封隔好的井段，在关井和开井期间压力是没有变化的。如果封堵效果不好，则会有其它(邻层)渗透层的流体流出，使压力曲线发生变化，这时就需要进行补救水泥作业，见图9-1。图9-1排空试验压力曲线图A下入封隔器时的初始静液压力；B井下测试阀打开时的“流动”压力；C井下测试阀关闭时流动停止的压力；D关井结束时的压力；E起出封隔器时的
