欢东双油田套管损坏原因分析及治理技术

2017-04-07赵德宝

石油知识 2017年1期

关键词：射孔管柱油井

赵德宝

(中油辽河油田公司欢喜岭采油厂辽宁盘锦 124114)

欢东双油田套管损坏原因分析及治理技术

赵德宝

(中油辽河油田公司欢喜岭采油厂辽宁盘锦 124114)

通过对欢东双油田油水井套管损坏情况的全面调查与分析，找出了造成油水井套管损坏的主要原因，并提出了相应的预防措施，针对套管损坏的不同程度，提出了相应的套管修复治理技术。

套管损坏，原因分析，套管修复

欢东双油田的油井、水井受增产措施及地质因素的影响，大部分的井都存在不同程度的套管损坏。套损种类的多样性与复杂性严重影响了油井的正常生产，而且给套管修复工艺带来巨大困难，常规修套工艺存在施工周期长、成功率低、套损修复不理想等问题。

1 套管损坏的原因分析

套管损坏是由于周围地层及其中的流体对套管产生的外力超过了套管在当时条件下的承载能力造成的。根据国内外套管损坏研究，造成套管损坏的因素主要分为地质因素和工程因素等多种原因。

1.1 油层出砂

欢东双油田属于扇三角洲沉积，油层岩石类型主要为砂岩，胶结疏松。随着油田的长期开发，生产方式不当，生产压差过大，破坏了地层结构，引起地层出砂。油井生产中出砂，首先在射孔炮眼处形成空洞，造成局部应力集中，随着油井的生产，空洞逐步扩大至一定范围后导致上覆岩层失去支撑，产生垂向变形，导致上覆岩层坍塌。此时，原本由地层承受的上覆压力转移到了套管。有研究证明，地层出砂形成的空洞而转移到套管的外力可以近似认为是空洞上覆岩层的重力。当转移的外力超过套管的极限强度时，套管失稳，产生弯曲变形、破损、错段等，引发套管损坏。

1.2 断层发育

欢东双油田范围内断层较为发育，多条控制性断层将整个油田分为多个区块，各个区块内又存在数量不等的次级断层。油田稀油区块长期进行大面积高压注水开发，地层孔隙压力增大，原始地应力发生变化并重新分布，区块孔隙压差增加。当注入水进入断层接触面，使接触面泥化，内摩擦系数减小，造成注入水沿断层面推进，降低层间抗剪强度。断层在重力作用下滑动剪切套管，使断层附近套管成片损坏。断层活动导致的套管损坏，其位置和断层深度基本一致。

1.3 注水开发

欢东双油田中多个区块为稀油区块，如欢2块、齐2块等，为保证开发效果，实行注水开发。目前，稀油区块注水井总数281口，开井164口，注入压力12~28MPa，单井日注水30～60t。在注水开发中，随着注水压力的提高，区块内岩体的地应力场也随之变化。地层孔隙压力随着注水开发逐渐升高，提高了驱油能力同时，也增加了套管损坏的几率。

1.4 注汽热采

欢东双油田中齐40、欢127块和杜813块等多个区块为稠油区块，这些区块（齐40块于2008年全面实行工业化蒸汽驱开发）长期实行蒸汽吞吐开发，吞吐轮次普遍为10-15轮次，个别井可达20轮次以上。蒸汽吞吐开发中套管经历多次温度循环，残余应力逐渐积累，自身强度逐渐降低，套管损坏的概率逐渐增大。

1.5 射孔

射孔造成套管损坏的主要原因：一是射孔时，大量射孔弹在一瞬间爆炸，对套管产生巨大冲击，使套管在射孔井段中部或非射孔井段相交位置产生剧烈变形，特别是射孔段上部或下部由于应力集中，造成套管抗挤压失稳强度和抗内压强度降低，引起套管变形、破坏；二是射孔孔密选择不当，会影响套管强度。如在特低渗透的泥砂岩油层采用高孔密射孔完井，长期注水，油井酸化压裂改造会造成套管损坏；三是套管射孔后，孔眼形状一般是不规则的，在孔眼周围会产生裂纹，随着地层蠕变，地层对套管的压力增大，应力作用于孔眼或裂纹，这些区域周围产生高应力区，套管未达到整体屈服或强度破坏前，孔眼周围区域已产生塑性屈服。欢东双油田范围内油井、注汽井、注水井中绝大多数采用射孔完井。射孔完井后，套管管体出现孔眼，破坏了其柱面的一致性，使管体强度受到影响。油井长期开采，地应力作用于射孔套管孔眼造成套管损坏。

1.6 其他因素

在欢东双油田的开发过程中，除上述因素外，还有一些非系统性因素引起了套管损坏，比如：个别井压裂、酸化施工时压力过高，造成地层串通，此时，外来水或注汽冷却水侵入，破坏了地层原有稳定的胶结结构及套管外水泥环，水矿物质对套管造成一定的腐蚀，强度下降；油田生产的中后期，稠油区块地层压力普遍降低，洗井、冲砂作业时，地层漏失严重，修井液大量的进入地层，造成地层破坏，套管腐蚀损坏；受限于作业施工能力的限制，部分套损井不能及时修复，带病生产，地层水和注入水会进入错断口地层，使地层产生蠕动，重新损坏本井套管，导致套损进一步加重。

目前，油田普遍使用的铅模打印印痕的测量方法来检验套管内损坏程度，该方法操作简便、检测效率较高，应用效果较好，通过使用这种方法可以准确的确定油田套管损坏的种类、损坏的部位。

2 套损井预防与治理

套管损坏的原因由多种因素造成，要保护套管，延长油水井套管使用寿命必须采取综合而有效地治理措施。预防措施包括两方面：一是防止外挤力超过套管强度，二是提高套管强度来增加抗外挤力。对于套损井的修复处理，主要是采用合理的检测工具准确判断套损位置、形态，选用对应的整形和磨铣工具实施修复。

2.1 套管整形技术

常用的有液压套管整形、胀管器整形，滚珠整形器整形，适用于套管缩径在30mm以内的直井、大斜度井、水平井的整形，单次整形套管径可达到15mm。整形后一定时期有效，但套变随时间增加而加剧，长期效果不明显。

2.2 取换套管工艺技术

取套换套工艺技术是针对套管严重错断井、变形井、破裂外漏井的修复而发展起来的一项修井工艺技术。取换套管技术已形成了套铣套管、封隔器、管外扶正器、小通径套损井的套铣引入防丢鱼、过油层取套保护油层技术、新旧套管补接及固井新技术。现场常用的示踪管柱不脱手取套换套技术由示踪管柱，套铣管柱，切割管柱，倒扣打捞管柱，磨铣修鱼管柱，扩眼管柱，螺纹对接管柱及各种接头等组成。示踪管柱在可控范围内不脱手。打捞工具、磨铣工具、打印工具、回接管柱和示踪管柱连接不脱手。

2.3 套管补贴技术

在套管与油管环空空间下人贴堵管,将水泥浆注人套管与贴堵管环空空间,构筑水泥和贴堵管双层封堵屏障,达到对卡封层、套管漏失段的封堵。常用的膨胀管补贴加固技术是利用修井技术打开通道，下入膨胀管，通过液压或机械驱动锥体或滚球、扩张膨胀管，使膨胀管紧贴在生产套管上。

2.4 衬管加固技术

当套管在油层附近损坏时，损坏部位往往伴随水窜和汽窜。为了能达到封堵水窜和衬管加固的双重效果，采取衬管加固固井挤窜堵水一体技术，即在衬管固井时进行挤灰，固井和挤灰同时进行，达到固井和封堵水窜的双重目的，实现衬管加固和封堵水窜的效果。