防止热采井套管热破坏的预膨胀固井技术.doc

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1、防止热采井套管热破坏的预膨胀固井技术李子丰阳鑫军王兆运田新民（燕山大学，河北秦皇岛066004）摘要:热力采油是开采稠油的最广泛、效益较高的方法。实践表明，注蒸汽稠油井如果用常规方法固井，那么在通常的注汽温度下，套管都因热应力而产生屈服变形。目前现场常用的防止套管热破坏方法不能从根本上解决问题。本文提出了防止热采井套管热破坏的预膨胀固井技术，即在注水泥结束但没有凝固时，将油层套管预热和向油层套管施加内压强，使套管膨胀;水泥在套管膨胀的条件下凝固。计算表明，采用预膨胀固井技术后，热采井在整个生产周期内，套管不但不屈服，而且还

2、有较大的安全系数。此项技术可能成为延长热采井套管使用寿命的重要手段。关键词：注蒸汽；套管损坏；套管应力；固井；数学模型中图分类号：文献标识码：ACasingCementingwithPre-expansionforThermalRecoveryWellsLiZifeng,YangXinjun,WangZhaoyun,TianXinmin(YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China)Abstract:Thermalrecoveryisaverycommonandeffectivemet

3、hodforproducingheavyoil.Casingfailureisaveryseriousprobleminthermalrecoverywells.Insteaminjectionprocess,casingisheatedbysteam.Changeofcasingtemperatureproducesthermalstressesincasing.Casingdeformswhenstressesexceedyieldpointofitsmaterial.Ifusingconventionalcement

4、ingtechnologyforthermalrecoverywells,casingdeformsduetothermalstressesinsteaminjectionprocess.Technologiesconventionalusedtoprotectcasingfromfailureforthermalrecoverywellsareinefficacytheoretically.Casingcementingwithinternalpre-expansionforthermalrecoverywellsref

5、erstoheatandexertinnerpressureonpayzoneproductioncasingandmakepayzoneproductioncasingexpandincementsolidifyingperiod.Calculationsshowthatcasingwithpre-expansiontechniqueperformsgreatersafetycoefficientduringthewholeproductioncycleandnoplasticdeformation.Thistechni

6、quewillbeanimportantmethodtoprolongthermalrecoverywellscasinglife.Keywords:steaminjection；casingfailure；casingstress；wellcementing；mathematicmodel注蒸汽是开采稠油油藏时应用最广泛、效益较高的方法之一。辽河油田和胜利油田的许多稠油井采用了这种生产方式。注蒸汽采油可分为注蒸汽驱和蒸汽吞吐两种，均将隔热油管下至近油层，用封隔器把隔热油管固定在套管内，在油管与套管的环形空间注满氮气。蒸汽

7、吞吐法是利用注汽设备从隔热油管内将饱和蒸汽注入油层，从而加热油层，降低原油的粘度，使地层压强升高，再焖井一定时间后，井口放喷采油。注蒸汽驱法是利用注汽设备从隔热油管内将饱和蒸汽注入油层，驱动原油流向周围采油井。在注蒸汽期间，井下高温使油井套管柱产生热应力，从而发生塑性屈服，在不均匀的外压强和套管本身不均匀等因素作用下，套管产生变形[1-7]。当停注开采时，井下温度下降，套管弹性应力降低，塑性变形保留，从而产生轴向拉应力，常使套管脱扣。现有的提拉预应力、套管伸缩短节和全预热应力等固井技术和措施[8]，应用效果不理想，不能从根

8、本上解决热采井套管变形的问题。为此，笔者研究开发了一种安全、便于实施的防止热采井套管破坏的固井方法——半预热固井[9]和预压固井[10]技术，在理论上可实现在整个开采过程中，套管一直处于弹性状态，不发生塑性变形，可以解决套管热破坏问题。半预热固井技术的实施程序是在注水泥完毕后，从井口向井内油层段下入加热