F油区套管损坏机理分析及治理措施

O 延雄 韩亮

（延长油田股份有限公司定边采油厂 陕西 718600）

F油区套管损坏机理分析及治理措施

O 延雄 韩亮

（延长油田股份有限公司定边采油厂 陕西 718600）

随着油水井数量不断增加，F油区套损井数目不断增加。截至2015年底，套管损坏井达到了98口，并呈逐年上升趋势。通过分析研究，认识到套损的原因，并针对性地提出了F油区套损井预防与治理措施，延长了油水井的生产寿命。

套管损坏；机理分析；治理措施

前言

F油区属低渗透油藏，随着采油和注水时间的延长，油区套损井数目不断增加。套管损坏现象不仅会导致油井减产、水驱效果差，还会造成油井措施难度加大，修井费用增加。油区开发方案的不断调整，套管工作状况变差，甚至损坏，破坏正常的注采井网系统，造成井网不完善，使油区不能正常生产，严重影响了油区的稳产工作。

一、F油区套损井概况

截至2015年底，F油区共有油水井1610口，套管损坏井达到了98口，其中套管损坏油井73口，套管损坏水井25口。综合对比套损井历年数目，发现套损井呈上升趋势（见图1）。近几年来，每年平均新增10口左右的套损油水井，严重地影响了油田的正常生产和开发。

图1 F油区历年来套损井数目统计图

二、套管损坏原因分析

1.地质因素

(1)泥岩吸水膨胀与蠕变作用

注入水进入泥岩层时，由于泥岩不稳定的性质，其应力状态将发生变化，这些变化将使泥岩发生位移、膨胀和变形现象，增加套管外部承受载荷量。当套管的外部载荷度大于抗压强时，套管就会被挤压变形乃至错断。油田注水开发后，砂岩中，注入水在孔隙中渗透，岩石骨架无软化现象，地应力也没有变化。而泥岩吸收注入水软化，其胶结力逐渐消失，蠕变速度增大，在井眼周围产生非均匀应力分布。对于未射孔段，套管受椭圆形应力作用无法释放，迫使非均匀水平应力挤压套管外壁，当等效破坏载荷大于套管屈服强度时，套管产生椭圆变形，最终造成套管损坏。

(2)岩层滑动

F油区岩层或多或少有软弱夹层，夹层不吸水情况下，原始地应力的作用使岩层保持稳定。但软弱夹层一般都具有较强的吸水能力。在油田注水开发过程中，当注入压力达到一定值后，注入水通过裂缝窜到软弱夹层，使它吸水，改变其物理性质，导致岩层失稳滑动，从而造成油水井套管损坏。

(3)油层出砂

F油区属低渗透油藏，储层非均质性强，油层出砂现象普遍。油层出砂会破坏岩石骨架的应力平衡，在上覆地层压力大大超过岩石骨架结构应力情况下，一部分应力将转移给套管，当转移到套管的压力大于套管的极限强度时，套管失稳，出现弯曲、变形或错断。

2.工程因素

(1)压裂酸化

F油区储层物性较差，属典型的“三低”油田。在开发过程中，为增强油层渗流能力，提高油井产能，需对油井进行压裂、酸化等措施。若施工中压力过大的参数不当，压裂液或酸液侵入到泥岩中，泥岩吸水膨胀，使得非均匀水平应力挤压套管，导致套管损坏。

(2)油层射孔

在油层改造过程中，选择射孔工艺不当，一是会造成管外水泥环破裂，甚至出现套管破裂；二是射孔时，深度误差过大，或者误射（这对于二次加密井、三次加密井的薄隔层尤为重要），误将薄层中的隔层泥岩、页岩射穿，将会使泥页岩受注入水侵蚀膨胀，导致岩石应力变化，最终使套管损坏。此外射孔密度选择不当，将会影响套管强度。如在特低渗透的泥砂岩油层采用高密度射孔完井，长期注水或油井油层酸化、压裂改造，短时间的高压也会将套管损坏。

(3)高压注水

为了达到配注要求，注水井往往采用提高注水压力的方法来提高注水量，逐渐形成高压注水的态势。在由常压注水转为高压注水的初期，高压注水确能提高注水量。但随着时间的延长，注水量逐渐减少，最终甚至出现注不进水的情况。

当注水压力大于或等于地层破裂压力时，地层会出现裂缝，裂缝延伸到邻近地层。注入水进入邻近地层，则会引起一系列恶果，造成套管损害。这种情况在低渗透油田注水中表现特别突出。

3.腐蚀因素

套管腐蚀主要是套管的化学损坏。它是指套管的金属材料在一定化学或电化学条件下与其他物质发生化学反应，生成另一种物质而脱离套管本体的一种化学腐蚀现象。F油区腐蚀性水层主要以洛河组为主，套管腐蚀现象主要是因为洛河组地层水中含有多种腐蚀离子，它是套管腐蚀反应的主要载体（见表1）。地层水中的H2S与Fe2+反应形成FeS沉淀，而这种沉淀紧贴在套管表面形成电化学反应的阴极，造成套管损坏；套管表面存在少许杂质，它与地层水接触时，套管表面将存在许多微小的原电池；而SRB等有害细菌的腐蚀作用，也加速了套管的损坏。

表1 洛河组水质部分分析

三、套损井预防与治理措施

1.控制注水压力

控制注水压力，即使高压注水，注水临界压力不宜超过地层破裂压力的70%-80%。早期注水，保持压力开采，防止地层压力过分降低，引起压实作用和地面下沉。保持均衡注水，保持地层压力的相对平衡，高压注水造成注采压差过大，岩石破裂错移损坏套管。对于注水压力靠近临界压力的注水井，采用降压增注措施。

2.丢手坐封

部分产量较高、井况较好的套漏井，在射孔段附近采用以Y141封隔器为主的机械封隔器卡水坐封，防止油层以上套管渗漏的地层水影响到油井正常生产。该措施操作简单，作业成功率较高。

3.找漏堵漏

F油区一般采用封隔器找出套损井漏点，对于漏失量较大的井采用采用替挤化学堵剂进行封堵套管漏失部位；对于漏失量较小位置，采用油层上部打丢手填砂保护生产层位，并在漏失点射工程孔，挤堵水泥，待水泥凝固完成后，磨开水泥塞试压，试压要求为打压15mpa，30min内降幅不得超过0.5mpa为准。试压成功后，刮管洗井，恢复生产。

4.合理设置压裂改造参数

对于压裂改造的油井，合理设置压裂参数，封隔器座封不严时严禁压裂，在压裂施工中，采用小排量的加砂办法，降低压裂施工对套管的损坏率。另外，压裂施工中采用新工艺，控制人工裂缝的垂向高度。

5.环空加药

在套管环空处按照一定的加药周期加入缓蚀剂，药剂在套管内表面会形成一种致密薄膜，保护套管；套管环空内化学反应后，剩余药剂可随产出液进入油管内，在生产管柱内表面形成保护膜，起到润滑作用，降低管杆磨损率，延长油井免修期。结合油井动态资料，制定加药周期，加药周期应考虑 “少量多次”的加药措施。

6.完善注采井网

F油区储层非均质性强，油层含天然裂缝，增加了注水开发的难度。尤其延长组下部长6-8地层，岩性致密，往往含有微裂缝，井区注水压力超过裂缝破裂压力后，易沿砂体走向形成裂缝水窜，致使油井暴性水淹。油井暴性水淹后，加速了套管损坏的速度。因此，完善注采井网，注水井应布置在油层裂缝的主方向上，利用裂缝侧向见水慢这一特点，平行于油层裂缝主方向布置油井，这样可提高注水水驱强度。2015年，F油区油井转注82口，调配78井次，测试吸水剖面76井次，完善了部分区域的注采井网，减缓了套损井数目。

四、结论与建议

1.F油区套损井数目不断增加，应加强套损井的预防和处理能力；

2.对油井压裂改造时，应加强套管保护措施；

3.注水工作中应避免注水压力大于地层的破裂压力，导致岩石受剪切而推挤套管，使得套管损坏；

4.加强套损井的治理工作，应引进新工艺，多措施降低套管损坏频率。

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Mechanism Analysis and Treatment Measure for Casing Pipe Damage in Oildom F

Yan Xiong, Han Liang
（Dingbian Oil Extraction Plant,Yanchang Oilfield co., LTD,Shanxi,718600）

With the increasing of oil and water wells number, the quantity of casing pipe damaged wells in oildom F increases gradually. By the end of 2015, the quantity of casing pipe damaged well reached to 98 with a rising trend year by year. Through analysis and research,to realize the reason of casing pipe damage, and put forward the prevention and treatment measure for casing pipe damaged wells in oildom F,which extends the production life of oil and water wells.

casing pipe damage；mechanism analysis；treatment measure

T

A

延雄（1980～），男，延长油田股份有限公司定边采油厂，研究方向：油田开发。