一种通过加热套管提高井筒完整性的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种通过加热套管提高井筒完整性的方法及系统，属于井下作业技术领域。本方法所述的用于提高井筒完整性的方法及系统包括以下步骤：1)将加热配件固定在需要加热的套管壁上；2)将包含加热配件的套管下入井底；3)注入水泥固井；4)在地面打开加热控制器对套管进行加热；5)开展井下作业施工。本发明专利技术公开的方法及系统可防止由于井筒流体低温导致套管

【技术实现步骤摘要】
一种通过加热套管提高井筒完整性的方法及系统


本专利技术涉及一种通过加热套管来提高井筒完整性的方法及系统，属于井下作业


技术介绍

油气井，是人类勘探与开发地下石油与天然气资源必不可少的信息和物质通道。当前，除油气勘探开采外，地热开采、二氧化碳埋存、储气库等工程也广泛应用到油气井技术。油气井套管
‑
水泥环
‑
地层系统的完整性是防止地层深部流体不可控泄露的关键。在前述工程中，经常需要长期向井下注入低于地层温度的流体，使得近井筒区域冷却收缩，导致套管
‑
水泥环
‑
地层系统界面脱粘而丧失完整性，并产生系列严重后果。例如，油气、地热储层改造过程中会向地层泵注大量低于地层温度的压裂液，易发生套管
‑
水泥环
‑
地层系统界面脱粘，此时部分本应从射孔簇进入水力裂缝的压裂液会沿着界面运移，进入与井筒相交的断层，可能诱发断层滑移而挤毁套管。地热开采、二氧化碳埋存和储气库运行等工程中需长期向井筒注入低于地层温度的流体，套管
‑
水泥环
‑
地层系统易丧失完整性而形成流体通道，导致井口带压、流体窜层等情况的发生。目前，暂未见到有效方法可以防止或减轻低温流体长期作用导致的套管
‑
水泥环
‑
地层系统完整性丧失。因此，需要针对性开发出新的方法及系统，以保证低温流体长期作用下套管
‑
水泥环
‑
地层系统的完整性。

技术实现思路
<br/>针对需要通过保证套管
‑
水泥环
‑
地层系统完整性来避免套管损坏、井口带压、流体窜层等情况发生，本专利技术考虑通过对套管进行加热来保证低温流体长期作用下套管
‑
水泥环
‑
地层系统的完整性。本专利技术提到一种通过加热套管保证井筒完整性的方法及系统，所述方法包括如下步骤：1)将加热配件固定在需要加热的套管壁上；2)将包含加热配件的套管下入井底；3)注入水泥固井；4)在地面打开加热控制器对套管进行加热；5)开展井下作业施工。进一步，加热套管采用以下两种方法：1)电磁加热器加热；2)电阻加热。所述加热配件分别为电磁加热线圈和电阻丝。进一步，电磁加热器是利用电磁感应原理把电能转化为热能的仪器，其工作原理是利用电磁加热控制器产生直流电流，电流通过电缆流到电磁线圈产生变化的磁场，进而使得线圈内的导体自行发热。电阻加热是利用电流使得电阻丝产生热量，然后将热量传送到被加热的物体中。
进一步，将电磁加热线圈或电阻丝缠绕在套管外壁上是在地面上进行。电磁加热线圈在安装时要将线圈两头与电缆连接，电阻丝安装时一端连接电缆，另一端留出一定长度，保证下入井下后可以接入地层中。进一步，在地面上需要将电缆固定在套管外壁上，一端连接加热配件，一端连接在地面上的加热控制器。进一步，将装有加热配件的套管下入井底的过程中应注意缓慢下入，避免加热配件触碰井壁受损。进一步，随着水泥不断注入，套管与井筒之间形成水泥环。进一步，套管多由碳钢制成，可作为电磁线圈之间自行发热的导体或电阻丝传热的被加热物体。进一步，电缆外需包裹绝热层，隔绝地下高温带来的影响。进一步，在后续开展射孔作业时，应注意需避开电缆与加热配件，避免电缆和加热配件损坏
[0010]本专利技术有益效果：本专利技术公开的一种通过加热套管的方法及系统，可有效防止或减轻套管
‑
水泥环
‑
地层系统在低温作用下界面脱粘而丧失完整性，防止低温流体沿着界面流动，进而可以降低在油气、地热储层改造过程中出现断层滑移而挤毁套管可能性，避免修复套管时带来巨大人力、物力、财力的损耗；本专利技术公开的方法及系统还可以避免地热开采、二氧化碳埋存和储气库运行等工程中发生井口带压、流体窜层等情况。
附图说明
图1是地层存在断层与套管井筒相交的示意图；图2是流体低温向套管
‑
水泥环
‑
地层系统传递的示意图；图3是当断层滑移致使套管损坏的示意图；图4是将井下套管装上电缆和电磁线圈的示意图；图5是将装有电缆和电磁线圈的套管下入有断层的井中的示意图；图6是二氧化碳沿流体通道运移至井口并导致井口带压示意图；图7是将装有电磁加热器的套管下入井中的示意图；图8是地下储气库运行过程中套管
‑
水泥环
‑
地层系统丧失完整性示意图；图9是储气库完井用的套管预置电缆和电阻丝示意图；图10是储气库井利用预置电阻丝的套管进行完井的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例以及附图用于说明本专利技术，但不是用来限制本专利技术的范围。实施例1图1描述了将未装有电磁加热器的套管50下入井中并完成射孔形成孔眼后，由于地层中的地应力较大且存在断层10与井筒相交，此时向套管50中注入低温压裂液60，压裂液低温在套管50
‑
水泥环40
‑
地层30系统中传递方向如图2所示，因为低温压裂液60带来的
影响，使得套管50
‑
水泥环40
‑
地层30系统发生径向收缩，进而可能在水泥环40与地层30之间形成了一个流体通道80，当压裂液不断注入并从射孔簇70流入水力裂缝时，部分压裂液会沿着流体通道80到达断层。此时，断层10可能发生图3所示的滑移，使得套管50发生严重变形，导致一部分井下工具不能顺利下入。在本专利技术的公开实施例1中可有效避免以上情况的发生，如图4所示，在地面上将电磁线圈170缠绕在套管150外壁上，一端与电缆110连接，另一端与第二根电缆连接，随后将电缆固定在套管150外壁上，随后缓慢下入井底，图5描述了将装有电缆110和电磁线圈170的套管150下入井底后，注入水泥使得在套管150与地层130之间形成水泥环160，将两条电缆的另一头与地面上的电磁加热控制器90连接，打开电磁加热器90加热套管150，后续压裂液140注入过程中，压裂液140的低温不会传导至近井筒区域，套管150
‑
水泥环160
‑
地层130系统不会发生冷却收缩而丧失完整性，压裂液140也不会沿着套管150
‑
水泥环160
‑
地层130系统运移。即使断层120存在，由于压裂液难以运移至断层120，压裂过程中断层120发生滑移的可能性显著降低，能够极大地降低压裂过程中断层滑移引发套变的风险。实施例2在二氧化碳埋存的过程中，图6所示注入井采用未装有加热装置的套管220完井，随着低温二氧化碳210的注入，套管220
‑
水泥环200
‑
地层190系统受低温影响可能出现界面脱离现象并产生流体通道180。二氧化碳210从套管孔眼230流出的同时，存在部分二氧化碳沿流体通道180抵达上部地层的情况，使得井口带压。在本专利技术的公开实施例2中可避免以上情况的发生，图7所示注入井采用装有电磁加热器的套管290完井，电磁加热器由电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过加热套管提高井筒完整性的方法及系统，其特征是，所述方法及系统包括如下步骤：1)将加热配件固定在需要加热的套管壁上；2)将包含加热配件的套管下入井底；3)注入水泥固井；4)在地面打开加热控制器对套管进行加热；5)开展井下作业施工。2.如权利要求1所述的方法及系统，其特征是，加热套管采用电磁加热器或电阻加热的方法。3.如权利要求1所述的方法及系统，其特征是，加热配件分别为电磁加热线圈或电阻丝。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李扬，郭子贤，董京楠，向杨，曾艺，刘罗云，陈智杰，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：