稠油区块套管损坏原因分析与治理措施探讨

刘术奇 肖天峰 张龙 高昕

中国石化胜利油田分公司河口采油厂 山东 东营 257200

油气田开发过程中，油层出砂因素是导致国内稠油区块套管发生损坏的主要原因之一，给油田造成了巨额的经济损失。油井出砂对套管损坏可能会引起以下一些问题：一是当油井产生大量砂砾时，它们可能会以高速撞击套管内壁，导致套管表面的磨损和腐蚀，进而降低套管的强度和耐久性。二是大量的砂砾可能会堵塞套管间隙，限制油井内的流体流动，从而降低产能。

1 稠油出砂井套损情况统计

1.1 套管损坏类型

通过针对河口采油厂稠油井套管损坏的资料统计，发现稠油井套管损坏的主要类型包括套管缩径、套管错断、套管弯曲、和套管破裂4种情况。其中，套管弯曲和套管破裂分别占据36.8%和28.0%的比例，占比较高。其套管缩径和套管错断比例较低，分别占据14.6%和15.0%左右。

套管弯曲指的是套管在使用过程中受到外力作用而发生弯曲，可能是由于沉积层变形或金属疲劳等原因导致套管的变形。套管缩径是指套管在运营中由于温度变化或内外压力差异等因素引起内孔径收缩。套管错断是指套管在使用过程中出现断裂或断开的情况，可能是由于操作不当、外部荷载或金属挠曲等原因引起。套管破裂则是指套管产生裂纹或破裂，导致井筒泄漏或产能下降。

1.2 套损位置特点

套管损坏的位置特点主要取决于油井的特殊情况和操作条件。然而，一些常见的套管损坏位置特点可能包括以下几点：

（1）出口段：套管在油井出口段可能会受到较大的压力和流量冲刷，导致套管磨损、腐蚀或破裂。此外，河口采油厂可能在出口段设置一些装置，如安全阀或射流泵，这些装置的操作和维护也可能对套管造成损坏。

（2）弯曲段：在套管弯曲段，套管可能存在弯曲和挠曲的情况。如果套管的弯曲程度超过了设计或可接受的限制，就可能导致套管弯曲、变形、错断甚至破裂。弯曲段通常发生在油井的水平或倾斜段，因为这些段落中需要进行弯曲操作或安装弯曲工具。

（3）装饰段：套管装饰段通常存在一些装置或工具，用于增加油井的产能或改善井筒条件。这些装置可能对套管造成额外的力或挠曲，从而导致套管损坏。同时，装饰段的套管也可能受到流体冲刷和腐蚀的影响。

（4）井口段：套管井口段是与地面设备连接的部分，因此可能经常接触到挤压、拉扯或扭转力。这里的套管可能会受到一些意外事件，如钻杆脱落、管柱撞击或操作错误等的影响，导致套管错断或破裂。

1.3 套损对油井生产的影响

套管损坏对油井生产会产生一定的影响。套管损坏可能导致油井的产能下降。例如，套管破裂或缩径可能导致油井的注采比例异常或流体流动受阻，从而影响油井的产量。套管损坏可能导致油水混合。

套管损坏可能增加油井的安全风险。例如，套管破裂可能导致井筒泄漏或井口喷放，使得井口区域存在高压或高温的危险。套管损坏需要及时维修或更换，这将增加维修成本和停产时间。

2 油层出砂引起套管损坏的原因分析

2.1 出砂造成的水平运动对套管造成损坏

出砂造成的水平运动对套管可能造成损坏。当油井中的地层存在过多的砂粒或颗粒杂质时，随着产出流体的流动，这些颗粒可能会被带到井口附近。在这个过程中，沉积物可能会在套管和井筒之间形成摩擦，并产生水平运动。

2.2 增产措施实施期间造成套管损坏

在实施增产措施期间，可能会发生套管损坏的情况。增产措施的目的是提高油井的产量，但在实施过程中，以下因素可能导致套管损坏：

（1）过载：增产措施可能包括增加注水量、提高注采比、使用更强大的泵浦等。这些操作会增加井内液体压力和流量，可能超过套管的承受力，导致套管承受载荷过大，出现损坏。

（2）油水冲击：增产措施可能导致油水冲击现象。例如，增加注水量或改变注采比会增加井口附近的水流，当水与油相互碰撞时，产生冲击力。这种冲击力可能对套管产生损坏或振动应力。

（3）沉积物堵塞：在实施增产措施的过程中，产量的增加可能带来更多的井底流体，包括砂粒、颗粒物和化学物质。这些沉积物可能堵塞套管孔隙或缝隙，增加套管的阻力，进而导致套管的破裂或变形。

2.3 储层出砂后地层胶结结构被破坏造成套管损坏

当储层出砂后，地层胶结结构的破坏可能导致套管损坏。出砂是指储层中的沙粒、颗粒物等固体颗粒从地层中流出到井筒中的现象，这可能发生在采油过程中或井下作业期间。储层出砂后，以下几个因素可能导致地层胶结结构的破坏，进而造成套管损坏：

（1）砂粒运动：出砂导致固体颗粒在井筒中流动，与套管表面发生摩擦。这种运动和摩擦力可能会磨损和磨穿套管壁，特别是在砂粒浓度较高的情况下。

（2）振动和冲刷：出砂过程中，固体颗粒与流体一起进入井筒，形成流固耦合的振动和冲刷现象。这种振动和冲刷力会对套管产生冲击和应力，导致套管的破裂或变形。

（3）渗流和管柱塞砂：出砂后，固体颗粒可能会沉积在套管和地层之间形成砂塞。当注水或注采等操作进行时，压力变化会引起管柱塞砂，此时沉积物的渗流可能会进一步破坏地层胶结结构，威胁套管的完整性。

3 油层出砂引起套管损坏的治理措施

3.1 采取合理的套管保护措施

油井设计优化可通过合理的井筒直径和套管设计来减少砂粒进入井筒的机会。通过选择适当的井筒直径和套管尺寸，可以提供足够的空间来容纳储层出砂时液体和固体颗粒的流动，减少摩擦和冲刷力对套管的影响。

油井维护方面，定期进行油井清洗和排砂是非常重要的。通过清洗井筒和排除积聚的砂粒，可以降低砂粒含量，减少对套管的摩擦和冲击。

套管保护方面，采用耐磨、耐蚀的材料或涂层可以增强套管的抗磨损和抗腐蚀性能。选择具有良好耐磨、耐腐蚀性质的材料，例如高强度合金钢或特殊涂层，可以延长套管的使用寿命并减少因磨损和腐蚀而导致的损坏风险。

定期监测套管的磨损情况，及时维修或更换受损的部分也是至关重要的。通过定期检查套管的磨损情况，可以及时采取维修措施，防止损害的扩大，确保套管的完整性。

出砂管理和套管保护是减少储层出砂对套管损坏的关键措施。通过合理的设计、定期维护和监测维修，可以保证油井的安全运营并延长套管的使用寿命。

3.2 定期检查和维护套管

在实施增产措施期间，可能会对套管造成损坏。要采取以下措施：

（1）强化监测和预警系统：实施增产措施期间，应建立强化的监测和预警系统，及时监测套管的受力情况和磨损程度。

（2）定期检查和维护套管：在增产措施实施期间，定期进行套管的检查和维护工作是非常重要的。通过定期检查套管的磨损情况，及时发现并修复可能存在的损坏点，以保证套管的完整性。

3.4 优化生产参数减轻地层亏空对套管的损坏

为了减轻地层亏空对套管的损坏，可以采取以下措施：

（1）合理调整采油方案：根据地层亏空的情况，合理调整采油方案，控制吞吐周期的长短和频率，以减少地层亏空的程度。

（2）优化注采配比：合理控制注入液体的量和注入口径，以保持注采平衡，减少地层亏空的发生。

4 结论与认识

油层出砂对稠油区块的套管造成了严重的损害，因此采取有效的治理措施至关重要。本文分析了套管损坏的类型、位置特点以及油层出砂、增产措施和地层亏空对套管损坏的影响机制。针对这些问题，提出了采取合理的套管保护措施、定期检查和维护套管、加强油井套管监测和及时维修、优化生产参数减轻地层亏空等措施。通过综合应用这些措施，可以减少套管损坏带来的经济损失，保证油田的稳定生产。