潍北油田注水井套损机理研究与对策

第３０卷第２期（２０１１．０２）（技术纵横）　

油水井套管损坏的原因及预防措施　

张清兵　赫娟　任强燕　刘康　杨鲜鲜　青海油田采油三厂　

摘要：油水井套管损坏是由多种因素共同作用的结果。高压注水引起泥岩吸水膨胀和蠕　

变、局部岩层失稳滑移和注水层地层变形等是导致花土沟油田套管损坏的主要原因。根据花土　沟油田目前的生产状况和套管损坏的实际情况，采用两套注水系统，分层系注水；针对储层具　

有薄、多、散、杂的特点，在射孔时一定要考虑夹层的影响，严格控制射孔层段，把好射孔质　量关；在今后的井网完善过程中，考虑套损的影响，采取提高套管钢级和壁厚等措施来预防套　管的损坏。　

关键词：花土沟油田；套管损坏；高压注水；原因分析；预防措施　ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—６８９６．２０１１．２．０４６　．　

１套损井的分布特征　

（１）时间分布特征。从发现时间上可以看出，　

套损井大部分集中在２００４～２００８年，套损井的工　作寿命各不相同，早期完井的套损井寿命长，而后　

期完井的套损井寿命短。１９９９～２００９年共钻井３０６　口，已发现套损井７５口（其中采油井套损２４口，　

注水井套损５１口），套损比例为２４．５％。　

（２）剖面分布特征。从纵向上的分布可以看　出，如果按射孔层段和非射孔层段来划分，套损点　

位于射孑Ｌ层段的占３９％，位于非射孑Ｌ层段的占　４９．２％，套损点位置不详的占１１．８％。从岩性剖面　

上可看出，套损点主要集中在与注水井射孔层段相　对应的泥岩层段或砂泥岩层问交界部位。　

（３）平面分布特征。从平面上的分布可以看　

出，套损井主要分布在注水井周围或本身就是注水　井，相邻的几口井同时套损的情况比较普遍；从构　

造上看，构造核部及断层附近套损井较多，套损井　主要集中在西５断层以西。　

２　套管损坏的原因分析　

２．１　泥岩吸水膨胀和蠕变　

理论研究表明，很多注水开发的油田其套管变　形是由注入水诱发造成的。注入水如果进人泥岩　

油田开发过程中油水井套管损坏问题探讨

摘要：现阶段，油田生产作业频繁，生产周期逐渐变长，以及注水、底层下沉引起的应力变化，造成油田开发过程中油水井套管损坏现象逐渐增多，严重影响着油田的产量和开采效率，而且为井下施工带去一定的风险与难度。基于此，本文首先分析套管损坏机理，继而提出有效的预防、检测及修复技术措施。

关键词：油田开发；油水井；套管损坏

引言

在油田生产中，如果发生套管损坏，会造成注采井网布局不合理，影响开发效果与进度，如果重新打更新井会大大增加成本，同时拖延开发进度，因此，套管损坏的预防与修复成为油田开发中亟待解决的问题。

一、套管损坏的类型

首先油田开发中多种因素的干扰，套管损坏的类型较多，常见的有套管的破裂、变形、穿孔、错断等，对套管的运行造成很大的影响，严重的会导致流体泄漏，影响油田生产。如果注水井的套管发生故障，会导致注入水的窜槽，影响注水效果。油井的套管损坏，导致压力的泄漏，影响到井下抽油泵的正常运行，致使油井产量大大降低。

套管变形有缩颈变形和弯曲变形两种，有一些还有套管漏失的现象，包括套管断裂、套管错断，一旦出现套管损坏，必须进行修复技术措施。对井下套管进行修复，可以解决套损故障，保障油水井的正常生产，满足油田开发过程中的技术要求。

二、套管损坏机理

1、地层力对套管的破坏

第一，套管受盐层塑性流动产生的外挤压力而出现损坏和变形，盐膏和盐层发育井段，在波动的外界压力、高压和高温下出现塑性流动，产生较大的外挤压力，大大的超过上覆地层压力而挤毁套管，尽管在有水泥封固的组合套管中，外壁受到的压力会明显减小，但非均匀载荷也会通过固体介质传递到外壁，造成破坏。

第二，在盐层的溶解作用下，扩大了井眼或是造成坍塌而产生外挤压力和冲击力挤毁套管，通常情况下会有结盐出现在损坏处，压裂放压可释放出盐水，严重情况下结盐会卡死油管和套管，不能进行大修。

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。如果地层倾斜角度变大，较高压力的水会进入到两种岩性的界面部位，削弱了滑动摩损，导致上下岩层出现滑动，会对套管施加剪切力，从而使套管受到损坏。

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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。首先，封隔器座封时强烈的应力膨胀对套管内壁会造成巨大的应力损坏；其次，由于封隔器的阻挡，污垢容易在封隔器附近聚集，形成垢下腐蚀，应力损坏协同垢下腐蚀，在应力的作用下封隔器附近的套损速度会大幅度上升。当封隔器龙源期刊网