吉林油田套管损坏机理研究

付贵春

摘要：引起油田井内套管產生损坏的机理和因素比较多，本文对受损的主要特征进行了分析，并对损坏的机理进行了深入的探讨。

关键词：套管损坏；机理分析；对策

吉林油田是一种低渗透型油藏，地下原油储层的渗流阻力比较大，不具备较好的连续性。套管受到损坏会导致油田的开发效果显著下降，使井网之间布局变得不合理，由于吉林油田采用注水方式来保持地下储层的能量，压裂增产和注水会导致套管承受的载荷受到影响，严重情况下会导致套管变形、停产或油、水井报废。本文对吉林油田套管产生损坏的采油区块资料和影响机理进行了深入的分析和研究，有利于形成有针对性的技术措施来防止套管产生损坏。

1套管受到损坏的主要特征

1.1套管受到损坏的分布情况

由于吉林油田注水开采的时间比较长，油井受到损坏的比率在12.03%，水井受损比率为15.21%，最近几年都有着60余口的油、水井受到损坏，直接影响着油田的正常开采。以扶余、新木和新立等较早开发的区块受损最为严重，上述三个区块受损数量可以占到受损总数的85%。

1.2套管损坏的井型情况

从吉林油田统计的油、水井资料上来看，油井受损的比率可以达到70%，注水井则为小于30%，可是套损井所在每个井型的比率则是注水井大于油井，新立、扶夫和新木采油区块油井受损要大于水井，套损油水井每个井型的比率基本一致，所以，上述区块的油、水井套管受损的情况都比较相近，乾安区块的情况比较特别，套损注水井要大于油井，套损注水井占本井型的比率要高于油井，主要是因为注水增压引起的井筒附近的地层应力集中，从而产生了套损问题。

1.3套管损坏的时间分布情况

套管产生损坏的时间分布主要和注水增产有着直接的关系，扶余采油区块是上世纪60年代投入开采的，溶解气驱进行开发时没有出现套损井，采用注水增产措施之后的第二年便有套损井出现，之后由于注水井数量的增多，注水的压力变大，套管产生变形的油、水井便不断增多[1]。为了避免套管变形，把注水压力控制在大小于3.5MPa，同时关闭了部分注水井，套管变形情况得到了有效的控制，再通过多次的井网加密以及调整，套管受损情况有所提高，但每个年度的分布呈现出不规律分布。除此之外，采用注水增产措施的浅层区块的油井受损情况要高于注水井，套损井平均时间相对长一些。

1.4套管受损形态和层段情况

套管油井的损坏主要形式是变形，为受损总数90%左右，主要体现为缩径变形，套管错断井数量占比为6%，弯曲以及腐蚀漏失占比为4%。受到损坏的套管多集中在地下300-400米的井段内，从岩层的角度来看，以泥岩层段时套管受到损坏的情况最为严重，也就是扶余油田的主力地下原油储层和盖层青山组之间的结合面。在该结合面的50米区间内的套管受损率可以达到69.73%，附近的泥质数量较大，一些地质层段可高于80%。而乾安、新立采油厂的套管损坏多集中在青三和青二段内，发生在该地层段的下部，该层段的主要为泥岩，容易碎裂，含泥物质也比较多，呈现出疏散状态，遇到水分后极易发生膨胀。

2套管受损的机理研究

2.1地层的影响

由于吉林油田的地下油藏很多都呈现出背斜构造形式，具备一定的倾斜角度，在重力影响之下会有顺着倾角产生下滑的趋势，但必须要在倾斜角度大于临界滑动角度时才能产生移动。如果地层的孔隙压力跟着注水压力的不断变大到一定数值之后，岩层临界倾斜角度就会显著下降，岩层相互间的胶结能力变小，就会顺着倾斜角度产生下滑现象，就会给限制地层滑动的岩体施加剪切应力，在该条件下油、水井的套管就会产生弯曲或者剪断现象。

2.2油、水井自身原因

套管具备的强度满足不了要求、套管质量存在缺陷、井眼的狗腿度超出规定范围，在钻井作业时套管产生磨损、套管间的丝扣结合不好、固井质量满足不了要求等。如果套管质量存在问题而下入油、水井内，套管之间的连接和密封都不会满足设计要求，会出现渗漏问题，情况严重时会出现断裂以及脱扣现象[2]。在下套管过程中，套管的外表面不可避免的会和岩层间出现碰撞或摩擦，尤其在狗腿度超标的区段内，如果强行下入套管，磨损情况会更回严重，套管也会产生弯曲和变形。

2.3注水的影响

采用注水增产开采手段后，地下油层的孔隙压力会变大，孔隙压力的不断提升，驱油能力得到进一步增强，但也会引起套管的变形。

2.3.1注水导致井壁四周形成较为集中的应力

如果注入的水分进入到泥岩地层中，泥岩会由于吸收到水分而产生软化，胶结能力变小，油、水井四周的地层中会生成较为集中的应力，如果最大、最小周向应力的施加会使井眼变生椭圆变形，那么套管就会随之产生变形。

2.3.2注水压力减弱了地层岩石具备的抗剪能力，提高了注采压差力

采用注水增产措施后，注入水的压力变大，地下油层中的孔隙压力也会相应的提高，地层岩石剪切强度会随之减小。如果地层孔隙内的液体压力值大于或等于岩体承受的垂向应力，其具备的剪切强度会相应的减小，在外界施加压力的条件下产生破裂。注水压力的不断提升，注采压差也相应的变大，如果高于岩石剪切强度情况下，岩石同样会产生破裂，井内的套管会由于受到推挤而产生变形。

2.3.3注水压力使地层岩石摩擦角变小，地层易产生倾向滑动

如果地下储层间具有倾斜角度时，在重力的影响下会顺着倾斜角度形成滑动趋势，倾斜角度大于摩擦角就会产生滑动，由于摩擦角度是岩体的特性，如果地下储层孔隙压力较高，具备的自锁摩擦角度就越小。如果地层的倾斜角度较大，则更易产生滑动，形成的剪切力就更大，如果大于套管具备的抗剪强度，就会形成剪切变形。

2.3.4注入引起泥岩体积膨胀从而形成体积力

地下泥岩主要万分有蒙脱石和伊利石，蒙脱石如果跟水结合会形成膨胀，如果是非射孔区段，由于围岩难以进行有效的压缩，泥岩产生膨胀生成的体积力无法进行有效的释放会作用到套管之上，从而引起套管变形。

2.4作业的影响

酸化、射孔以及压裂作业都会对套管产生不同程度的影响和损坏，由于吉林油田地下储层的物性并不是十分理想，，为了提高采收率，一般都会采用压裂的增产手段，压裂液会对套管内外壁产生挤压力，当挤压力之间的差值大于套管具备的负荷条件，就会产生损坏。同时，水力压裂缝高过大的话，人工形成的裂缝会进入到泥岩层内，泥岩遇水会变得膨胀，使水平应力差值变大，从而造成套管损坏。

3结束语

综上所述，引起吉林油田套管损坏的机理是多方面的，应该根据不同的生成机理制定出相应的解决措施，应该对地层应力进行测试，对套管柱结构进行优化改进，还应该选用合适的套管材质，对于容易产生变形和损失的层段应用双层组合套管等方法，可以有效的减少套管受损的可能性。

参考文献

[1]崔月明. 大庆油田萨中开发区标准层地层滑移与套管剪切损坏机理研究[D].东北石油大学，2015.

[2]孙超，王军，刘成双.吉林油田套管损坏因素分析及预防对策[J].天然气与石油，2011，29（02）：43-47+2.

（作者单位：吉林油田公司新木采油厂）