套管损坏的原因分析及修复技术

李智勇

摘要：随着勘探开发的不断深入，油田老区套管损坏情况日趋严重，套损井数量呈逐年递增趋势，严重影响了老油田稳产。本文通对油田套损原因分析，调研相应的特色修复技术，为下步套管损坏的治理与预防提供了合理的建议。

关键词：套管损坏;油田稳产;原因分析;特色技术

引言

随着开发的不断深入，在热应力、地应力等多重因素影响下，套管变形、腐蚀穿孔等问题日益突出，套管损坏，严重影响了油田稳产，因此开展套损原因分析及修复技术调研迫在眉睫，通过分析发下，液压整形技术可以实现套损井的简单修复，液压解卡技术可以实现通道堵塞的井

1 套损原因分析

套管损坏的原因有很多，总体可以分为四类：地质因素、工程因素、腐蚀因素、井身因素，其中整装油田以地层出砂为主，断块油藏以腐蚀为主，热采注气，固井质量差，套管年限长，作业次数多，储层改造措施复杂也是套损的主要原因。

在多轮次蒸汽吞吐采油过程中，套管承受高温、高压引起的交变热应力负荷影响。注蒸汽时，高温引起套管热胀伸长，造成局部塑性变形;停注时套管收缩引起塑性变形部位结构损伤。可见高温注汽导致了套管损坏。

1.1热应力是热采井套损的主要影响因素

高温注汽使全井段的套管热应力达到375MPa，超过了N80套管的许用应力（352MPa）。在局部区域套管的温度达到270℃以上、热应力高达545MPa～800MPa，接近或超过了N80套管的屈服极限（552-655MPa）和P110套管屈服极758-965MPa使套管破坏。

1.2地应力变化是热采井套管损坏的主要原因

注汽、出砂造成地层亏空严重甚至形成坍塌，从而引起井筒周围地应力场发生改变，导致油层段的套管应力增大到451MPa、空洞区域的套管应力可达530MPa以上，使油层附近局部区域的套管膨胀伸缩，产生严重的弯曲错断。

1.3热采封隔器卡瓦对套管壁的局部伤害

卡瓦对套管壁局部存在明显的伤害，卡瓦牙嵌入套管壁深度1mm以上，套管局部产生的塑性变形约5mm。

1.4注汽对射孔段套管的局部伤害

注汽管柱尾部在注汽时对油层套管形成强大的冲刷磨损伤害。

2 套管損坏修复技术

2.1套管检测技术分析

目前套管检测主要以经济性为主导的封隔器找漏和铅印为主检测方法;中子测井、多臂井径测井等快速测井发展较快，井下电视和电磁探伤应用有限。

2.2特色套管修复技术

2.2.1液压变径整形技术

实现轻度套变井的快速治理，但需要明确其适用范围。采用变径滚压技术，整形器由数百个变径钢球按一定的规律排列，对套管内壁进行滚压，胀头直径自动增加到预先设定的尺寸，将套管彻底恢复到原有的通径。不但套管不受损坏，反而会增强套管。

液压整形工艺特点：1）整形通径：单次整形通径（6-10mm），5-1/2″套管内径恢复到114～118mm;7″套恢复到146～158mm;2）可处理任意长度的多点套变，尤其适于套缩治理，安全性高，成果率高。3）施工简单，对修井设备、井场要求低，小修即可实施。4）滚压整形可提高修复强度。

针对部分油井使用的套管是厚壁N80、TP、BE级别的高强度套管内经较小，目前使用的液压整形器直径较大、锚定器无法锚定，无法进行整形施工。高强度套管施工难度大成功率低，可使用多级合金钢整形器，整形效果良好。

2.2.2套损卡管柱解卡打捞技术

液压增力解卡打捞技术主要针对小修作业机提拉负荷有限，难以正常解卡的而研发的油水井解卡打捞技术。

该技术通过水泥车地面打压，解卡工具在井下产生巨大提拉力，不依赖于修井机的提拉负荷，将被卡管柱实施解卡，具有解卡力大、修井速度快、施工工序简单的特点，小修、大修均可配合实施。该技术改变了打捞管柱的受力方式，由常规解卡小修设备能提供的最大拉力30吨增加到85吨;锚瓦采用环形结构，接触套管面积大，不会对套管产生损坏;通过地面压力可控制液压解卡装置提升力，对井下卡点进行直接举升。

目前液压解卡，隔热管卡施工成功率较高，但是抽油管柱受现场卡点倒扣操作影响，液压解卡工具离卡点较远，成功率较低，可配合定点切割工具在卡点附近切割后再实施液压解卡，水平井解卡受井身结构的制约，打捞效率和成功率较低，各大油田均没有技术突破。

2.2.3膨胀管技术，实现修套、封堵和防砂

利用金属材料具有塑性变形的特性，通过胀头，施加外力，使加固管整体膨胀，紧贴于套管内壁，实现锚定与密封。解决了常规加固技术加固密封段短、锚定力小、加固后通径小的问题。

膨胀套管补贴工艺特点：膨胀管技术进行套损井修复、堵水及层系封堵：1）密封承压效果好、封堵井段通径大，2）不影响泵挂的下入深度;3）施工工艺简单、可靠性高、有效期长;4）可重新射孔，实现完全或部分打开。

3结论及认识

套损井的预防是一项综合性的工程，它涉及到钻井施工、完井工艺、作业工艺、注气工艺、采油管理等，无论哪一项工艺把关不好或工艺配套技术不完善，都将影响套管的使用寿命。因此要从钻井开始，采取全方位、全过程的套损预防措施，最大限度地保护好套管，液压变径整形技术可以取代大修设备的机械整形，实现套管整形，液压增力解卡技术可以提高小修解卡成功率，缓解大修工作量，膨胀管补贴技术可以实现套损井的低成本治理，保持注采井网的完整性。

参考文献：

[1]刘金莲.莫里青油田油层套管变形原因及对策[J].油气田地面工程.2013（05）.

[2]张志全.伍家忠.罗跃.港西油田套管变形原因分析及对策[J]. 江汉石油学院学报.2013（12）.