2. 油压正常套压持续偏高的套管气窜诊断

诊断对象与判据建立

本例针对的井况特征是:油压长期平稳(波动小于 0.2 MPa),套压却持续高于油压 0.5 MPa 以上且不随生产周期回落。这种"油压稳、套压高"的组合,排除了井口阀门误关(会导致两者同升)和泵况异常(油压会波动),指向套管环空有持续气源补充。需要区分两种成因:套管气窜(地层气经固井质量缺陷或管外窜槽进入环空)与气顶膨胀(油藏气顶随压力下降向井筒方向膨胀侵入环空)。

判据由三组数据交叉构成:动液面反映环空液柱高度与气体占据空间;套压恢复曲线反映气源补充速率与能量;气体组分(甲烷、二氧化碳、硫化氢及碳同位素)反映气体来源层位。三者组合才能定性,单看套压高低无法区分。

井筒与环空结构 套管环空 油管 井口 P油 P套 动液面 (环空液柱) 气源 窜槽/固井缺陷 气顶膨胀 三组数据交叉判据 ① 动液面 液面深、环空储气空间大 → 气窜 液面浅、气顶能量足 → 气顶膨胀 液面持续下降 → 气源补充活跃 测点:环空声波/压力计 ② 套压恢复曲线 放气后快速回升 → 气源充足 恢复斜率陡 → 窜通量大 恢复至平台后稳定 → 能量平衡 测点:放气阀+压力记录仪 ③ 气体组分 CH₄高、CO₂低 → 气顶气特征 H₂S/重烃异常 → 窜层来源 碳同位素对比 → 层位归属 测点:井口取样+色谱分析 诊断结论 气窜:液面深+恢复快+组分异层 气顶:液面浅+恢复缓+组分同层 两者并存:分项权重判定 套压控制与放气制度调整 气窜:定压放气阀设定 0.3~0.5 MPa,定期放气 + 固井封堵评估 气顶:控制放气速率防突进,保持套压在饱和压力以下

现场数据采集与判读

以某抽油机井为例(示例数据,用于说明判读逻辑):油压稳定在 1.2 MPa,套压 1.8 MPa 且连续 7 天不回落。按以下顺序采集:

  1. 动液面测试:环空声波测深 1450 m,泵深 1500 m,说明环空液柱仅高出泵口 50 m,环空上部约 1400 m 为气体占据空间,储气体积大,符合气窜特征。
  2. 套压恢复曲线:关闭放气阀,从 0.5 MPa 起记录,30 min 升至 1.6 MPa,60 min 达 1.8 MPa 平台。恢复斜率约 0.022 MPa/min,属快速补充型,指示窜通通道存在。
  3. 气体组分:井口取样色谱分析,CH₄ 92.3%、CO₂ 1.1%、C₂⁺ 2.4%、H₂S 微量。与本井油层伴生气(CH₄ 78%、CO₂ 4.5%)差异明显,碳同位素 δ¹³C₁ 偏重,指向浅层气窜入。

三项数据一致指向套管气窜而非气顶膨胀:液面深、恢复快、组分异层。若液面浅(如 800 m)、恢复缓慢(斜率小于 0.005 MPa/min)、组分与油层气一致,则应判为气顶膨胀。

套压控制与放气制度

确诊气窜后,控制目标不是简单放空,而是维持套压在安全窗口内、减少气体对泵效的影响、同时为封堵争取时间。具体制度:

  • 定压放气阀设定:开启压力 0.5 MPa,回座压力 0.3 MPa,使套压维持在 0.3~0.5 MPa 区间,避免环空液面被过度压低导致泵吸入气影响。
  • 放气周期:每 8 h 自动放气一次,每次放至 0.3 MPa 停止;若恢复至 0.5 MPa 时间短于 4 h,说明窜通量增大,需加密至每 4 h。
  • 效果验证:连续 3 天记录套压峰值与恢复时间,若峰值稳定在 0.5 MPa 以下、恢复时间延长,说明控制有效;同时监测油压与产量,油压不应因放气而下降超过 0.1 MPa。
  • 根治方向:放气制度属临时控制,需结合固井质量测井(CBL/VDL)定位窜槽段,评估挤水泥封堵或下入封隔器的可行性。
放气速率不宜过快,环空压力骤降可能引起套管变形或液面剧烈波动;建议单次放气压降不超过 0.3 MPa,并在放气后观察 30 min 油压恢复情况。

判读速查表

数据项气窜特征气顶膨胀特征
动液面深(环空储气空间大)浅(气顶能量直接作用)
套压恢复斜率陡(大于 0.01 MPa/min)缓(小于 0.005 MPa/min)
气体组分与油层气差异明显与油层气一致
套压与油压关系套压持续高于油压套压随油压同步缓变
控制重点定压放气+封堵评估控制放气速率防突进