超稠油区块油井套损机理及预防措施研究

某区块油井套管腐蚀破坏机理及防护措施研究*0 前言国内外许多油田自开发以来都伴随着严重的油井套管腐蚀损坏（简称腐蚀套破）问题。

目前导致油井套管破损的主要原因为包括地质因素、工程因素及腐蚀环境等[1]。

套管破损的形式为力学破坏、腐蚀破坏和二者共同作用的结果。

套管固井是应对地层力学破坏、腐蚀环境隔离的主要手段。

固井质量[2-5]是套管使用寿命的保障。

套管内、外腐蚀在各油田普遍存在，开展套管内、外腐蚀机理研究，实施针对性防治措施，减少新增套管腐蚀损坏井数量是套破井的治理发展趋势。

由于腐蚀环境不同，套管破损原因及机理也不相同。

针对含CO2油井，在特殊温度压力环境下，CO2对钢质管材会产生严重的腐蚀，如套管管壁腐蚀穿孔、裂纹、缝隙破裂等，给油气田开发带来了极大的危害，提高含CO2油气开采效率和降低其经济成本成为关键的问题，引起了有关专家和学者的高度重视[6-10]。

目前控制CO2腐蚀的技术方法主要有选用耐蚀材料、加注缓蚀剂、阴极保护、有机和无机涂料、金属镀层等[11-12]。

其中投加缓蚀剂是油田常用的一种操作简单、经济可靠且见效快的防腐手段，被石油、天然气行业所采用。

咪唑啉类缓蚀剂因其具有热稳定性好，毒性低，无特殊刺激气味，并且对碳钢和低合金钢在酸性介质中有良好的缓蚀性能等优点，被广泛应用于含CO2油气田井下管柱及地面集输管线的腐蚀控制[13]。

针对国内某油田油井短时间内套破，且套管腐蚀穿孔严重，隔采有效期短，治理难度大等问题，本研究在对该区块油井套管腐蚀环境及套破现状等调研的基础上，通过对该区块油田采出水介质成分及腐蚀性组分分析，油管内外壁腐蚀层及其成分分析，探讨了套破井的腐蚀机理。

结合固井质量与套破井失效模式的对比分析，进而明确固井质量对油井套破的影响，并通过对J55钢在含CO2油井模拟工况环境中腐蚀速率的测试，研究了一种桐油咪唑啉缓蚀剂在不同添加量条件下的缓蚀效果，进而为含CO2油井的腐蚀控制措施提供理论依据。

油田套损井机理分析与预防措施研究随着油井使用时间的变长，套损问题对油田产能的影响变得更为突出。

本文对套管损坏机理進行深入的分析，并提出了相应的预防措施。

标签：套管损坏机理;预防措施;工艺技术某油田区块油井套管损坏问题比较严重，直接影响到正常的原油开采，很多油井由于套管损坏而被迫停井，油井和集输管线的维护工作量变多。

特别是储量大、开采效率高的区块出现套管损坏，会给油田企业稳产带来不利影响，需要对套管损坏的机理进行分析，并采取有效预防措施。

1套管损坏机理分析1.1套管材料和固井质量如果套管加工制造过程中存在微缝或者螺纹不符等质量问题，就会使套管的抗剪和抗拉强度变弱，采用该套管的油井经过长时间的原油生产之后，会逐渐出现套管损坏问题。

固井作业过程中没有进行有效的质量控制，导致井眼不规则或井斜问题，采取的水泥浆达不到设计标准，水泥和井壁间没有产生很好地胶结，注水泥之后套管拉伸负载不合理等，都会对套管使用寿命产生影响。

1.2射孔对套管造成的损伤射孔作业引起套管损坏的原因主要有：1）使套管外的水泥环产生破裂，严重情况下使套管产生破裂，尤其是采用无枪身射孔会对套管产生很大的损伤。

2）射孔作业过程中存在着较大的深度误差，特别对加密油井中的薄互层进行射孔时错把隔层泥央、页岩射穿，使得泥页岩受到注水增产措施的影响，使地层应力产生改变而使套管损坏。

3）没有选取合理的射孔密度，会对套管强度产生影响。

1.3出砂对套管产生的损伤在地下储层形成大量的出砂，上部岩层会由于失去支撑而形成垂直方面的变形，如果上部地层压力大于油气储层孔隙压力和结构应力，会把部分地层应力传递到套管，超过套管具备的极限强度时会出现变形和错断问题。

1.4地质因素对套管产生的损伤随着国内很多油田都进入到开采中后期，出现套损的油井数量会不断变多，由于地层水及注入水流通速度的提升，使得地层胶结物质产生水化，使得断层及破碎带变得更为活跃，如果地下储层地质情况不稳定，会使套管受损产生破坏。

第八章：稠油油层损害机理研究及保护技术第一节稠油油气层损害机理油气层损害机理就是油气层损害的产生原因和伴随损害发生的物理、化学变化过程。

人们对油层保护工作从损害机理研究开始，在岩心分析技术和室内岩心流动评价实验结果，以及有关现场资料分析的基础上，认识和诊断油气层损害原因及损害过程。

为制定各项保护油气层和解除油气层损害的技术措施提供科学依据。

油气层损害的实质就是有效渗透率的下降。

有效渗透率的下降包括绝对渗透率的下降（即渗流空间的改变）和相对渗透率的下降。

渗流空间的改变包括：外来固相侵入、水敏性损害、酸敏性损害、碱敏性损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞和应力敏感损害；相对渗透率的下降包括：水锁、贾敏、润湿反转和乳化堵塞。

油气层被钻开之前，它的岩石、矿物和流体是在一定物理化学环境下处于一种物理化学的平衡状态；钻开以后，钻井、完井、修井、注水和增产等作业或生产过程都可能改变原来的环境条件，使平衡状态发生改变，这就可能造成油气井产能下降，导致油气层损害。

所以，油气层损害是在外界条件影响下油气层内部凡是受外界条件影响而导致油气层渗透性降低的油气层内在因素，均属油气层潜在损害因素（内因），它包括孔隙结构、敏感性矿物、岩石表面性质和流体性质。

在施工作业时，任何能够引起油气层微观结构或流体原始状态发生改变，并使油气井产能降低的外部作业条件，均为油气层损害外因，它主要指入井流体性质、压差、温度和作业时间等可控因素。

为了弄清油气层损害机理，科研工作者已对油气层损害的内因和外因进行研究，而且研究了内因在外因作用下产生损害的过程。

稠油油层作为油层的一种，具有自己特定的油层特点，其损害机理和其它油气层类同，不同的只是损害的程度及方式有别，清楚其损害的内在因素和外在原因对现场保护油层有着重要的意义。

一、油气层本身潜在的损害因素凡是受外界条件影响而导致储层渗透性降低的储层内在因素，均属储层内在因素，它与其储渗空间特性、敏感性矿物，岩石表面性质和流体性质有关，下面就讨论各因素对油气层损害的影响。

套损井的形成原因及防范措施摘要：随着开发时间的延长，套损井所占比例越来越高，成为制约油田稳产和高效开发的不利因素。

因此我们在对套管损坏机理原因分析以及研究的基础上，结合井筒现状、剩余地质储量和井网完善程度，合理优化和配套套损井治理和维护技术，树立了治理和维护相结合的操作办法，采取调整维护方式、合理设计泵挂深度、合适井下工具选择等方式多元化的维护治理套损井，使得套损井的免修期有了不同程度的提高。

关键词：套损井；维护方式调整；泵挂深度；免修期1.前言油水井投产后随着井的生产时间的不断延长，开发方案的不断调整和实施，特别是实施注水开发的油藏，由于不同的地质、工程和管理条件，油、气、水井套管技术状况将逐渐变差，甚至损坏，使油井不能正常生产，以致影响油田稳产。

截止2018年12月份，我厂累计发现套管损坏井1237口，占投产总井数的19.7%，其中油井套损627口，占油井总数的14.4%；水井套损610口，占水井总数的31.7%。

通过对近些年油田开发资料统计、分析、研究表明：导致油水井套管损坏的因素概括为地质因素和工程因素两类，其中地质因素有以下七种：泥岩吸水蠕变和膨胀、油层出砂、岩层滑动、断层活动、盐岩坍塌和塑性流动、地震活动、油层压实；工程因素有五种：套管材质问题、固井质量问题、射孔对套管损坏的影响、井位部署的问题、高压注水。

其中地质因素是导致油水井套管技术状况变差的客观条件，这些内在因素一经外部因素（比如：注入的高压水窜入泥页岩层）引发，使局部地区应力产生巨大变化，区块间产生较大压差，转移到套管上，使之受到严重损坏，导致成片套管损坏区的出现及局部小区块套管损坏区的出现，严重干扰油田开发方案的实施，威胁油田生产，给作业、修井、修井施工增加极大的难度。

当今，越来越多的的强化采油措施应用于油田生产，如高压注水、压裂、大型酸化、注蒸气等工程技术措施。

这些强化采油措施一方面提高油田产量，取得了明显的经济效益，另一方面也使油水井套管的工作环境不断恶化，诱发各种地质因素对套管的破坏作用。

油井套损原因及治理研究作者：刘洋来源：《科学与财富》2018年第27期摘要：通过对油田套损井的原因分析、后果评价以及治理方法的研究，总结了油田套损井的治理实施方案。

关键词：套损井；治理一、油井套损原因1）外部因素所谓外部因素就是指油气井投产以后，由于油气井增产措施、修井等造成套管损坏的原因。

中国的大部分油气井在投产之前都需要进行压裂或酸化等增产措施，甚至在生产一段时间后进行压裂、酸化，有些井还进行了重复压裂改造，而且随着工艺技术的不断提高，改造规模也越来越大，这些改造措施在很大程度上会影响套管的使用寿命[1]。

（1）射孔作业。

射孔作为压裂、酸化改造之前的一项必不可少的工作，其不适当的工程设计或操作也会造成套管损坏，例如孔密太大降低套管强度，射孔导致套管外水泥环破裂，致使套管破裂，射孔深度过大或设计不精确，错误的将隔夹层泥岩射穿，导致泥岩水花膨胀，导致地应力发生变化，导致套管变形或错断[6]。

（2）压裂酸化作业。

近十几年来，人们从改造低渗透油层效果考虑，油井多采用大型压裂措施，井口压力可达到50～70MPa，油层部位套管压力已达70～100MPa。

常用的N-80套管抗内压强度设计为64.6MPa，而J-55型套管强度仅为21.93～28.4MPa。

这样，套管接箍和丝扣部位以及固井质量差的井段很容易产生破裂。

此外，油井酸化时由于排酸不及时造成套管腐蚀，有部分井因多次进行酸化施工，从而加快了套管的腐蚀速度，使套管穿孔、漏失。

（3）油井转注及井下工具。

当油井生产到后期，部分油井会转为注水井，而原来的油井水泥返高仅在油层上部200m左右的位置，而正常的注水井水泥返高要求至井口，转注井相对于正常的注水井水泥上返高度不够，上部的套管没有水泥环的保护，全部浸泡在上部的浅层水中。

一方面管外腐蚀严重，另一方面转注后上部套管承受注水压力，与管外腐蚀相互促进，使套管损坏程度加剧。

另外，井下工具对套管内壁的磕碰损伤也会加剧腐蚀，尤其是在井下有封隔器时，封隔器对套管内壁的损坏极其严重。

稠油热采井套管柱损坏机理及预防措施研究的开题报告摘要：随着油田开发程度的不断提高，稠油热采已成为目前石油行业的主要开采方式。

然而，稠油热采井套管柱损坏严重影响了井下设备的安全及生产，特别是在高温、高压、强腐蚀、强磨损等恶劣环境下。

本文基于稠油热采井套管柱损坏机理与预防措施研究，系统分析了稠油热采井套管柱损坏的主要原因及分类、预防措施及现有不足等方面。

关键词：稠油热采，井套管柱，损坏机理，预防措施一、研究背景稠油热采时需要高温高压环境，石油中含有大量的硫酸盐离子、氯离子等腐蚀性物质，且油层本身存在砂粒等颗粒物，这些因素共同导致地下设备的损坏。

而稠油热采井套管柱作为井下主要支撑装置，其损坏会给井下设备的安全及生产带来很大威胁，特别是在高温、高压、强腐蚀、强磨损等恶劣环境下，其损坏更为严重。

因此，研究稠油热采井套管柱的损坏机理及预防措施，对于确保井下设备的安全及生产的稳定具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在通过对稠油热采井套管柱的损坏机理进行研究，分析其损坏的原因及分类，并探讨预防措施及现有不足，为稠油热采井套管柱的维护提供技术支持。

三、研究方法本研究采用文献调研和实验室模拟等方法，通过对稠油热采井套管柱损坏机理进行分析和研究，总结其损坏原因及分类，并提出相应的预防措施。

四、研究内容1. 稠油热采井套管柱损坏的原因及分类2. 稠油热采井套管柱损坏的预防措施3. 稠油热采井套管柱维护现有不足分析与对策五、研究意义稠油热采井套管柱作为井下主要支撑装置，其损坏严重影响井下设备的安全及生产。

本研究将有助于加深对稠油热采井套管柱损坏机理的认识，提高井下设备的维护水平，促进稠油热采的安全、高效、低成本开发。

油水井套损原因及治理优化策略分析摘要：油井、注水井套损问题不但会造成注水井网的破坏，也会影响注水产量的稳定，同时还会影响到油田产量。

目前，油井套管的失效主要有变形、断裂和腐蚀穿孔三种类型。

影响油水井套损的主要原因有：地质构造应力、工程设计和腐蚀因子。

在这些影响因素中，“强注强采”扩张对油水井套管的地质构造力及内部压力差异是导致套管失效的主要原因。

针对套损的理论，采用相应的防范措施，降低油水井套损所带来的损失，对于油气藏的开发和设计都有一定的参考价值。

关键词：油水井套损；成因；管理；战略1油水井套损的主要原因1.1泥岩吸水后粘土膨胀造成的套管变形研究表明，在储层中，砂泥岩互层段和泥岩段是普遍存在的。

因此，当注入水逐步流向泥岩层时，由于黏土矿物的吸水量增大，会导致泥岩段的成岩胶结力降低，从而使其变形更加明显，并产生大量的非均匀应力，这些应力会影响油水井套管的性能，从而影响油水井的开采效率。

这极大地改变了套管的形状和强度。

1.2射孔原因当前，射孔作为一种重要的完井方式，其产生的高压能够严重破坏水管结构。

此外，射孔过程中，孔眼附近的固井水泥墙会遭到剧烈撞击，导致严重变形，进而大大降低其对套筒的保护；另外，射孔还会导致套筒本身位置的改变，进而导致套损。

1.3腐蚀原因通常情况下，注入的水和产出液中含有强腐蚀性物质，如盐和酸，这些物质可以与套管中的铁发生化学反应，导致套管壁厚减薄，从而降低套管的强度，加剧套管疲劳，甚至可能导致套管渗漏。

通常来说，侵蚀效应对于地面水和注油井矿化度较高的油井中来说更为严重。

1.4井眼周围岩石压力对套损的影响在钻井前，原先地面应力位场中的各岩体处在稳定状态，但是钻井后，由于应力释放，周边岩体形成了临空面，打破了原先的稳定状况，导致周边岩体位置重复布置，使得孔壁上的应力比原先大得多。

当应力集中在一个区域时，它会导致土层产生塑性变化或开裂。

这些变形和破裂由于水泥环的影响，并且由于周边岩体的反作用力的影响。