一种通过加热套管提高井筒完整性的方法及系统

本发明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。

背景技术：

1、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。

2、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

1、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，本发明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。

2、本发明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：

3、1)将加热配件固定在需要加热的套管壁上；

4、2)将包含加热配件的套管下入井底；

5、3)注入水泥固井；

6、4)在地面打开加热控制器对套管进行加热；

7、5)开展井下作业施工。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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。

13、进一步，随着水泥不断注入，套管与井筒之间形成水泥环。

14、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。

15、进一步，电缆外需包裹绝热层，隔绝地下高温带来的影响。

16、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

17、本发明有益效果：

18、本发明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；本发明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。

技术特征：

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：

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.如权利要求1所述的方法及系统，其特征是，将加热配件固定在套管壁上是在地面上进行，工作过程为：电磁加热线圈在安装时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。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。

5.如权利要求1所述的方法及系统，其特征是，在后续开展射孔作业时，应避开电缆与加热配件，避免电缆和加热配件损坏。

技术总结
本发明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。本发明公开的方法及系统可防止由于井筒流体低温导致套管‑水泥环‑地层系统发生径向收缩，提高套管‑水泥环‑地层系统的完整性。本发明公开的方法及系统可用于降低油气、地热储层改造过程中断层滑移引起套管严重变形的风险，也可用于防止或减缓地热开采、二氧化碳埋存以及储气库运行等工程中井口带压、流体窜层情况的发生。

技术研发人员：李扬,郭子贤,董京楠,向杨,曾艺,刘罗云,陈智杰
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13