双河油区特低渗油藏油井故障频繁原因分析

王伟 江绍静 黄春霞 田耕虎 陈怡秀 孙德瑞 金志 申哲娜

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，西安 710075;2.延长油田股份有限公司，陕西 延安 716000)

1 油区概况

双河油区隶属延长石油永宁采油厂，于1993年围绕永1井开展评价钻探和改造压裂工作，获得了工业油流，揭开了区内勘探开发的序幕。之后通过滚动勘探开发，相继发现延8、延10、长6等多套油层，形成了面积近2 00 km2、储量近亿吨级的特低渗透油藏，目前区域内年产油逾60万t。长6油层为区块内的主力油层，占区内总储量的88.6%，平均井深1 750 m，油层有效厚度为15 m，孔隙度为12.5%，平均渗透率为 1.04 ×10-3μm2。区内油层物性差，为“岩性-物性-裂隙”综合控制的油藏，油水分异不明显，油水混储，存在边底水，为弹性-溶解气驱型油藏［1-2］。油区自2000年开始注水开发，目前注采比约为1∶1，基本保持注采平衡，部分油井出现水淹，综合含水约为30% ～50%。区内地面原油物性见表1。地层条件下原油黏度平均为3.7 mPa·s，原油性质较好。地层水中Ca2+含量为3 751 mg/L，Mg2+含量为626.5 mg/L，平均总矿化度76 398.3 mg/L，水型为 CaCl2，pH 值为 6.6。

可见，双河油区特低渗油藏天然能量低，油井单井产量不高，井筒易结蜡、结垢或腐蚀;同时陕北地貌以沟壑为主，环境恶劣，导致油井故障率高，免修期短，修井成本高［3-7］。因此，油区急需提升采油工艺的技术水平和管理水平，延长油井的免修期，控制单井的修井作业成本［8-11］。本次研究通过双河油区特低渗油藏一段时期内的修井作业统计和现场跟踪，分析导致修井作业频繁的主要原因，并提出改进及预防措施。

2 油井故障统计及分类

油区内某采油大队管辖油井、水井、水源井共计1 467口。2013年度完成产量约33.1万t，平均单井产液约为1.95 m3/d，产油仅为0.877 t/d。该采油大队修井作业主要由外协队伍完成，采油大队负责方案设计和监督。统计该大队2014年1月至5月期间的修井台账和修井反馈信息，发现总修井次数达到了1 152井次，月平均修井次数占总井数的15.7%，油井平均免修期仅为191 d。根据修井队伍的反馈信息，按事故出现在油井的位置将油井故障类型分为8类:

(2)井口问题，主要包括更换万向、防喷盘根盒、四通等井口装置。

(3)光杆断落，主要包括光杆落井、光杆断、光杆磨损、光杆腐蚀。

(4)油杆断脱，主要包括油杆断、油杆脱扣，油杆偏磨。

(5)油管漏失，主要包括油管脱落、油管丝扣密封不严、油管磨损和穿刺漏失。

(6)各类卡泵，主要包括砂卡、蜡卡、铁屑卡、机械卡死。

(7)油泵故障，主要包括泵筒间隙大、活塞断、固定凡尔漏失、游动法尔漏失、出泵筒、碰泵、泵筒漏失以及因地层供液不足引起的油井不上液问题。

(8)其他故障，主要包括事故井投产、注水井修井、水源井修井、油井磁化不上液、加短节等其他修井作业。

表1为油井故障原因统计，图1为油井故障数据统计图。月平均修井量高达230井次，其中故障最多的是抽油杆机械拉断和脱扣，其次是油泵问题，然后是光杆落井和断杆故障。这3类故障问题突出，占总故障的66%。根据日均发生的频繁程度将修井作业分为以下3类:

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Ⅰ类故障:日平均次数≥1，包括油杆断脱、光杆断落、油泵问题。

Ⅱ类故障:0.5≤日平均次数 ＜1，包括各类卡泵、井口问题及毛辫子磨损。

Ⅲ类故障:日平均次数＜0.5，存在油管漏失及其他事故。

必须针对作业频繁的Ⅰ类故障和Ⅱ类故障分析其原因，找出导致故障的主要影响因素，从而针对性地采取合理的治理或预防措施，降低故障发生概率。

表1 2014年1—5月全部油井故障原因统计

图1 油井故障数据统计图

图2 双河油区单井修井轮次分布直方图

图2为双河油区单井修井轮次分布直方图。按照采油厂规定油井修井保修期为40 d，在统计时间内修井次数超过3次的井均达不到采油厂规定的标准，在所有的作业井中有53口不达标，占总井数的4.6%，免修期短，返修率高。其中SH-X井的问题尤为突出，在2014年1月至5月内修井达7次，1月23日卡泵，2月9日又第2次卡泵，2月20日采油杆在上部第6根的接箍处断裂，3月13日发生第3次卡泵，4月23日油杆下部脱扣，5月12日井口防喷盒损坏，5月25日又发生第3次油杆断脱。

3 故障原因与预防措施

3.1 Ⅰ类故障

事故发生较为频繁、修井作业所占比例较高的Ⅰ类故障中，光杆断落和油杆断脱故障占总修井量的45.7%。其主要原因如下:

(1)油区因黄土高塬地貌所限主要采用丛式井开发模式，定向井居多，斜井所占比例在80%以上，因此由于井斜和井眼质量问题导致光杆不居中、油杆偏磨问题较为严重，不同轴也会产生附加弯矩和扭矩导致油井工作不平稳。

(2)修井作业主要采用外协作业队伍，其设备落后、技术差，虽然节约了成本，但也导致作业质量不高，油井返修率高，经常发生油杆脱扣事故。

(3)采油杆柱组合不合理或现场未严格按照设计下放。如光杆尺寸过细，打方卡子处应力集中拉断，油杆或光杆受力不均导致疲劳拉断等。

(4)油区管理及油井日常维护不到位。例如油井长期不上液导致光杆干磨、温度过高而影响杆柱的强度，或井筒不注意防腐而导致光杆、抽油杆、油管等受到一定的腐蚀破坏。导致油泵问题过多的原因主要是泵筒、游动阀、固定阀腐蚀问题，以及防冲击或光杆冲程不合理等。

针对Ⅰ类故障中的油杆问题:应分析受力情况，优化杆柱组合;合理设计滑块和防磨扶正器的位置或使用加重杆，防止偏磨;加强作业监督，对损坏的油杆及时更换、上油杆扣不能过松或过紧。如SH-X井在统计期间内就发生了3次断脱，其中第二次断脱事故距第三次断脱事故仅为一个月，因此在作业过程中加强监督，发现征兆及时处理。解决光杆问题时应严格按照设计要求尺寸下光杆，采用双悬挂悬绳器防止方卡子处断脱，发现光杆不居中现象时及时调整。与此同时油井日常维护要到位。

3.2 Ⅱ类故障

对于Ⅱ类故障中，井口问题和毛辫子磨损故障所处位置都在地面以上，其主要原因是日常维护不到位所导致。例如抽油机工作不平稳，毛辫子上下冲程受力波动较大易毛刺;毛辫子、井口长期风吹雨淋，因维护不到位腐蚀损坏。卡泵问题主要原因是含水率相对较高及地层水矿化度高导致结垢、地层出砂、区块内原油含蜡量高及作业过程不规范导致异物落井引起卡泵。

Ⅱ类故障中可通过加强油井的日常维护降低事故的发生率。对于卡泵问题，同是SH-X井在统计时间内发生卡泵3次，其中第二次卡泵作业距第一次卡泵作业不到17 d，第三次卡泵作业距上次修井作业仅为21 d。在此建议:每次修井过程中应全面检查起出管柱，排除隐患，减少修井频繁，降低生产成本;同时也可改进现有抽油泵采用特种防砂防卡泵，同时适当添加防蜡剂、防结垢剂及采取防砂措施，减少卡泵事故的发生。

3.3 Ⅲ类故障

对于Ⅲ类故障，油管漏失主要是抽油杆与油管之间的偏磨，油管质量不合格或腐蚀导致的，事故发生概率相对较小，可在其他修井作业过程中检验油管即可。其他各类事故发生概率较小，目前可暂不予以考虑。

4 结语

针对各类故障，提出以下建议:

(1)技术上，完善井史资料，合理设计采油井井下管柱实施方案，并根据油井生产状况及时调整。同时结合油区的地层状况和油水性质，做好井下管柱材料的选材，并研发适合陕北地区油田开发的防腐、防蜡、防结垢技术。

(2)管理上，加强对外协修井队伍的监督，严格按照设计方案施工。同时加强油井的日常巡视和维护，发现问题，及时排除或上报。

(3)对于特低渗油藏日产油量较低的井可论证间歇采油或CO2吞吐技术，优化油井合理的工作制度。不仅降低油井采油的耗电量，也可提高油井的单井产量，降低抽油井的工作时间，减少损耗、延长油井免修期。

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