套管损坏的原因和预防

张卫斌

（延长油田股份有限公司吴起采油厂，陕西吴起 717600）

套管损坏的原因和预防

张卫斌

（延长油田股份有限公司吴起采油厂，陕西吴起 717600）

通过对部分套管损坏井的系统分析，发现油水井套管损坏的因素错综复杂，很多因素互相影响，最终导致油水井套管的损坏。

套管；损坏；非均质性；注水压差

1 套损井原因解析

目前造成油水井套管损坏的因素主要分为工程和地质类因素两大类。

1.1 地质类因素

地层的岩性、非均质性、储层倾角、地壳运动、油层腐蚀等因素是套管最终破损的客观条件，上述因素一旦引发就会造成地应力的极大变化，而且油水井的套管也将遭受到严重损坏，有时会导致套管大面积破损，影响油田的正常开采。

1.1.1 油层的非均质性

因为沉积环境各异，陆相沉积的砂岩油田，油藏的渗透性差别很大，随着油田步入依靠注水补充地层能量进行开发的阶段，油层的非均质性将会导致注水开发过程中注采比的严重失衡，也是引起地层孔隙间压力场分布不均的主要因素之一。

1.1.2 地层倾角

陆相沉积大部分属于背斜亦或向斜构造，由于这部分构造是因地层应力通过相互挤压而形成的，所以在条件相同的情况下，受到岩层自身重力分力影响，地层倾角偏大构造的轴部跟地层倾角偏小构造的陡翼部容易出现套管破损的现象。

1.1.3 岩体性质

沉积构造形成的油藏，储层大多是砂岩、泥沙岩等。在注水开发阶段，随着油层中上部位的泥页岩被注入水逐步侵蚀后，其摩擦系数与抗剪切强度大幅下降，而后套管会因岩石膨胀作用力而被挤压。而具有某种程度倾角的岩石与水接触呈塑性时，就会把上覆岩石的压力逐层传导至套管本身，随着上覆压力的持续作用，最终导致套管损坏。

1.1.4 断层活动

油田在注水过程中，由于断层处的地应力比较集中，断层面的倾角相对较大，所以在经过注入水的长期侵蚀作用、重力作用和断层两侧压差作用，会出现局部的地应力集中现象，使岩石产生相对滑移，进而对套管造成损坏。

1.2 工程因素

地质因素具有客观存在性，在某些特定因素的诱发下会变成套管破损的重要因素。油田开发中所采用的压裂工艺、解堵工艺、注水等工艺与钻井过程中固井质量好坏及套管自身的伸缩等都是诱发地质因素使其产生破坏性的原因。

1.2.1 套管自身质量

油田中所用的套管本身都会存在微孔、螺纹不合格、抗剪切能力和抗拉强度不达标等质量问题，油井完井以后，在采油压差和注水压差的持续作用下，套管外部的流体或者气体就会渗入进井中或进入套管与岩壁的孔隙位置，随着流体与气体的分离，气体将在环空上方汇集，形成硫化氢气塞，具有很强的腐蚀性，最终腐蚀套管。

1.2.2 固井质量

固井质量是否合格将直接影响油井使用寿命与开采后期的注采关系平衡，固井的现场施工受限因素很复杂，固井质量在实际施工中很难达到理想状态，井斜、固井水泥材料不达标、泥浆密度的高与低都将影响固井质量，最终成为套管损坏的因素。

1.2.3 完井质量

完井方式的选择对套管的影响非常大，尤其是射孔完井，如果射孔工艺选择不合理，会出现套管外部水泥环破裂或者套管直接破损等情况。射孔过程中如果深度误差较大亦或发生误射（把差薄油层中的泥岩或者页岩隔层破坏），将会使泥页岩被注入水侵蚀，黏土将发生膨胀，导致地应力发生变化，使套管损坏，另外射孔密度选择是否合适也将影响套管强度。

2 套管损坏预防措施

针对套管损坏原因，提出下述预防措施，便于减缓套损井的上升速度。

2.1 开采时保持合理的注采压差

随着油层流体持续的采出，如果不能及时注水来补充能量，岩石弹性应力会大量地释放进而形成低应力区，而周边高压区的岩体在压差作用下会像低压区运动，造成套管的变形或者损坏。反之如果注水强度过大，则会形成相对应的高压区，岩体同样会受压不平衡而发生位移，所以油田开发要选择适合的注水压力，保持岩石空隙压力，使得岩体内压力平衡，避免套管破损。

2.2 防出砂

油井或水井吐砂不仅会影响油水井正常生产，也会在出砂层位出现空洞，而相应位置的套管将失去支撑，当上覆盖层发生坍塌时，下滑的岩体会对套管造成挤压或撞击，使得套管变形或损坏，所以在油井开采时要尽量防止油层吐砂的现象。

2.3 防止套管的腐蚀

目前套管防腐技术主要有四种：

（1）提高固井质量，隔绝腐蚀介质和套管间的连通。

（2）运用阴极保护技术。

（3）使用防硫化氢套管。

（4）运用杀菌剂杀菌防腐。

2.4 改良射孔对套管的损坏

射孔技术对套管的损坏主要与射孔枪型和弹型有关，所以射孔时应采用药量小、深穿透、孔型规则的射孔弹，严禁使用无枪身射孔，射孔孔眼应采用螺旋形排列，当油层固井质量不好时要采用缩减孔密等措施，防止对套管造成更大的伤害。

3 结束语

通过对套管损坏的机理研究，可以制定相应的防护措施，为后续套管保护提供了理论依据，进一步延长油水井寿命，提高油田经济效益。

[1] 油田套管损坏防治技术.北京：石油工业出版社，2003.

Causes and prevention of casing damage

Zhang Wei-bin

Through the systematic analysis of some casing damage wells，it is found that the factors of casing damage in oil and water wells are complicated and many factors influence each other，which eventually leads to damage to casing of oil and water wells.

casing；loss；heterogeneity；water injection pressure difference

TE358

B

1003-6490（2017）06-0244-01

2017-05-05

张卫斌（1978—），男，陕西吴起人，助理工程师，主要从事钻井工程和井下作业方面工作。