油田套损井机理分析与预防措施研究

方正魁

摘要：随着油井使用时间的变长，套损问题对油田产能的影响变得更为突出。本文对套管损坏机理進行深入的分析，并提出了相应的预防措施。

关键词：套管损坏机理;预防措施;工艺技术

某油田区块油井套管损坏问题比较严重，直接影响到正常的原油开采，很多油井由于套管损坏而被迫停井，油井和集输管线的维护工作量变多。特别是储量大、开采效率高的区块出现套管损坏，会给油田企业稳产带来不利影响，需要对套管损坏的机理进行分析，并采取有效预防措施。

1套管损坏机理分析

1.1套管材料和固井质量

如果套管加工制造过程中存在微缝或者螺纹不符等质量问题，就会使套管的抗剪和抗拉强度变弱，采用该套管的油井经过长时间的原油生产之后，会逐渐出现套管损坏问题。固井作业过程中没有进行有效的质量控制，导致井眼不规则或井斜问题，采取的水泥浆达不到设计标准，水泥和井壁间没有产生很好地胶结，注水泥之后套管拉伸负载不合理等，都会对套管使用寿命产生影响。

1.2射孔对套管造成的损伤

射孔作业引起套管损坏的原因主要有：1）使套管外的水泥环产生破裂，严重情况下使套管产生破裂，尤其是采用无枪身射孔会对套管产生很大的损伤。2）射孔作业过程中存在着较大的深度误差，特别对加密油井中的薄互层进行射孔时错把隔层泥央、页岩射穿，使得泥页岩受到注水增产措施的影响，使地层应力产生改变而使套管损坏。3）没有选取合理的射孔密度，会对套管强度产生影响。

1.3出砂对套管产生的损伤

在地下储层形成大量的出砂，上部岩层会由于失去支撑而形成垂直方面的变形，如果上部地层压力大于油气储层孔隙压力和结构应力，会把部分地层应力传递到套管，超过套管具备的极限强度时会出现变形和错断问题。

1.4地质因素对套管产生的损伤

随着国内很多油田都进入到开采中后期，出现套损的油井数量会不断变多，由于地层水及注入水流通速度的提升，使得地层胶结物质产生水化，使得断层及破碎带变得更为活跃，如果地下储层地质情况不稳定，会使套管受损产生破坏。如果地层倾斜角度变大，较高压力的水会进入到两种岩性的界面部位，削弱了滑动摩损，导致上下岩层出现滑动，会对套管施加剪切力，从而使套管受到损坏。

1.5腐蚀因素导致的套管损伤

油井中的局部存在着高浓度的二氧化碳，与油液中的水分产生碳酸物质，会形成去极化反应，会对金属套管造成局部坑蚀，从而引起环状腐蚀。套管的二氧化碳腐蚀现实上为电化学腐蚀，因为存在的阳极面积较小，会形成较快的穿孔速度。氧气有着较高的腐蚀性，油液中存在着较小的比例，也会对套管产生严重的腐蚀。主要是由于水分、氧化和铁元素的共同作用，氧腐蚀速度与含量呈现出正比关系，还会促进二氧化碳、细菌腐蚀等起到加速作用。硫化氢是由于对套管钢材形成电化学腐蚀，被钢材吸收的氢离子会对套管基本连续性造成影响，从而出现氢损伤。硫化氢是一种强渗氢物质，对氢原子生成分子起到抑止作用，使得钢表面氢浓度变高。很多油田为了提高原油产量，多采用压裂酸化措施，如果采用的缓蚀剂质量不佳，会随着温度、压力等参数的提升，提高了套管腐蚀反应速度。

2套管损伤预防措施

需要结合测井解释结论，制定出系统地套管损伤预防措施，需要从套管的早期防护、改进开采方案、控制井下作业对套管的损伤等方面来做好预防工作。

2.1钻井过程中对套管的保护

应该对钻井方案进行优化设计，保证井身结构和套管强度达到设计要求，进行下放套管时，如果地层倾斜角度大、存在断层等，需要采取相应的加固工具，加大套管壁厚等办法，可以进一步提高套管的抗冲击力。对射孔井段、泥岩层段等位置的50米范围内，应该采用加厚套管。采用套管接箍保护措施可以减小地下储层对台肩面施加的压力，需要采用扣扭矩监控技术保证套管的连接。还应该做好井眼轨迹控制工作，控制好井径扩大率和全角变化率，从而更好地保证井身质量。

2.2固井过程中的套管保护

对倾斜井、水平井和丛式井进行固井作业时，需要在井筒拐点部位合理采用扶正器的数量，从而使套管处于井筒中心线位置。应该结合具体的地质情况和油井现状，合理远用水泥浆添加剂，采用低密度和塑性好的水泥浆体系，可以进一步提高水泥环强度。针对容易产生腐蚀的油田区块，需要合理提高水泥返高，呆以避免对套管产生的腐蚀。采用新型的固井技术，采用触变水泥技术来实现完井作业，从而避免存在漏失现象。也可以采用泡沫水泥浆，防止地下储层产生压漏。做好射孔参数和套管损伤油井产量方面的研究，减少射孔作业对套管性能的影响。采用新型的双复射孔器可以加大射孔穿深，保证射孔作业的成功率，防止出现多次射孔。水力喷射射孔技术实现了射孔和解堵，可以实现较大的孔径和深度，可以更好地保证套管。

2.3采用合理的防腐技术

采用缓蚀剂是一种经济可靠的防腐蚀手段，可以采用有机胺灯、重铬酸盐等物质。还可以利用环氧冷缠带锌阳极防腐，在井口以下的1000米范围内有用环氧冷缠带对套管进行保护，每间隔150米加装锌阳极，从而为套管提供可靠的保护电流，由于阴极产生极化而停止对套管的腐蚀。利用阴极保护技术，可以使套管上存在电流，套管阳极区转变为阴极区，腐蚀电流会达到最小，可以更好地保护套管不会受到破坏，把腐蚀部位转移到阳极。

2.4优化压裂酸化设计方案

为了在压裂酸化过程中减小注入压力、酸液等对套管产生的损伤，可以采用73毫米加厚管柱，对封隔器座封位置进行合理设计，把压裂最高排量控制在每分钟3方，注入压力不大于35兆帕，可以避免对套管造成损伤，酸液不会进入到封隔器油套空间内，减少对套管的腐蚀。

3结束语

每年由于套损导致的油田产能损失比较高，需要结合油田区块的套损实际情况，做好老油井的套管的治理工作，采用测井手段确定出套管损坏的具体位置，制定出切合实际的预防措施，可以更好地延长套管使用寿命。

参考文献：

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