套管損壞原因分析及修復技術

李世杰

摘 要 套管損壞的原因多種多樣，套管損壞原因不同，所造成損壞的類型也不同。套管損壞類型包括：地層運動造成和工程施工造成。套管修復可根據不同套損情況，選擇合適的修復工藝技術。

關鍵詞 套管；分析；修復；技術

中圖分類號：TE931 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0092-02

隨著油氣田勘探、開發，油田進入中、后期，油水井投產后，受各種因素的作用，隨著生產時間不斷延長，油水井套管技術狀況逐漸變差，甚至損壞，使其不能正常生產。造成套管損壞的因素是多方面的，套管損壞類型多種多樣。對套管損壞狀況進行分析及修善，是我們對油水井大修的重要措施。

1 油水井套管損壞的原因分析

國內外許多油田油層套管損壞的主要因素可歸結為高壓注水、注采不平衡、斷層失穩、泥巖吸水膨脹、巖膏層蠕變、注入水和地下水腐蝕、套管質量不合格和固井質量差等。一般情況下，油層套管損壞井往往不是單一因素，而是多因素共同作用的結果。

套管損壞井的分類一般分為套管破損和套管變形兩大類：套管破損井根據套管的通徑是否變化又分為套漏、套破和套管錯斷。套漏一般表現為套管腐蝕穿孔和套管裂縫，但通徑不變；套破一般是通井遇阻，鉛印側面嚴重有溝槽狀，但套管橫向沒有完全斷開；套管錯斷指套管完全斷開；套管變形又分為套管縮徑變形和套彎曲變形兩種情況。其中套管變形和破裂的井多集中在泥巖層段，套管錯斷井多分布在斷裂帶處。

據統計油層套管損壞的井在平面上的分布規律是：構造高點多、翼部少；陡翼多、緩翼少；斷層附近多、一般地區少。在縱向上水泥封固井套管損壞，多表現為腐蝕穿孔。套管破壞的原因主要有以下幾方面。

1.1 高壓注水引起

如采油五廠共有注水井178口，其中小于18 Mpa井有64口，大于18 Mpa的井有114口。據統計小于18 Mpa井的套損率為32.8%，大于18 Mpa的井套損率為73.6%。說明長時間的高壓注水的對套管有損害。大慶油田在注水開發過程中，水井投產僅二、三年套管即出現損壞，且注水井套管損壞數始終高于油井套管損壞數。

1.2 巖膏層或含鹽泥巖層“塑性流動”

巖膏層在地層溫度和上覆地層壓力作用下，不僅由于巖鹽密度小于巖石密度，而且巖膏層或含鹽泥巖遇水膨脹，向低壓的井筒方向蠕動，致使套管損壞。油田開發進入中后期，基本上靠注水開發，注入水通過斷層、巖層界面、竄槽等侵入非注水層。巖鹽和泥巖屬于不穩定巖體，被水潤濕后膠結強度大大降低。隨著水的繼續入侵，膠結力逐漸消失，其內聚力隨泥巖含水增多而下降，內摩擦角也減少，抗剪強度很低，極易破碎滑動，加速套管損壞。

1.3 疏松砂巖油層大量出砂

油井出砂后在出砂層段的套管或襯管附近形成空洞或坑道，造成地下虧空，引起地層下沉，在上覆地層壓實和地層壓力下降的情況下，破壞了套管周圍巖石的應力平衡，空洞上的已卸壓巖石就可能坍塌，坍塌巖石和細砂擠壓套管，導致套管破壞。如胡慶油田套損井45口，其中因地層出砂造成套損的井23口，占套損井的51.1%。

1.4 主要是由于地層傾角較大，斷層較多引起套管錯斷

沿斷層面地層移動造成油層套管大量損壞的實例是胡慶油田在60口事故井中除去沒有斷點的5口井，統計55口套變井斷點位置，距離套變位置50 m以內的井有24口，占43.6%。

2 套損井的修復

套損井修復根據套損類型和套損程度分為套管漏失修復、套管破爛修復、套管錯斷修復和套管變形修復四大類。

2.1 套管漏失井的修復

套管漏失技術：目前，最常用的是化學堵劑封堵技術，該技術主要優點是施工成功率高，缺點是有效期較短，平均有效期一年左右。

2.2 套管破爛井的修復

修復套管破爛井的關鍵技術就是打開通道，套管破損或嚴重套管破損井，打通道一定要具體問題具體分析，準確分析判斷井下情況是打通道是否成功的關鍵。當破套管在套管中心線附近時，要采取保護形措施以防側鉆（選擇長領眼磨鞋、空心銑鞋或凹面銑鞋），邊磨銑邊打印，隨時掌握井下情況的變化，以便選擇工具。

如胡5-29井，2011年6月上大修，下φ114 mm鉛模在2035.17 m處顯示套管嚴重破裂。先后下凹面磨鞋一次、銑錐一次、空心磨鞋3次，打印5次，打通道成功，并鉆沖至人工井底，在1808 m-2125.9 m處懸掛4寸套管，固井完井。

2.3 套管錯斷井的修復

根據錯斷的程度可選擇錐面銑錐、凹面磨鞋、空心銑鞋或套銑鞋，打出通道后下襯管加固。

如：胡12-94井，2010年7月上大修，打印證實套管在1485.29 m錯斷。下空心磨鞋打出通道，對套管破漏處進行化堵，在1398 m-1611.83 m處懸掛4寸套管，固井后鉆掉阻流環并沖砂至人工井底完井。

2.4 套管變形井修復

1）套管縮徑變形井的修復。當套管縮徑不小于φ112 mm時，用機械（梨形脹管器或滾子整形的方法，一般情況下（指鋼級較低，如J55，壁厚較薄如7.72 mm）可以達到整形目的，但是在下列情況下，機械整形很難達到目的（①P110高強度套管；②壁厚為10.54 mm的厚壁套管；③鹽膏層段等）比較好的辦法就是采用爆炸整形技術。

2012年7月胡7-1井上大修，下φ89 mm倒扣撈矛打撈活動解卡，最大負荷720 KN無效，經多次倒扣撈至2426.11 m時，發現在2420.66 m處套變，下φ114 mm鉛模打印，最小內徑變為φ112 mm。后分別下梨形整形器和滾珠整形器，對2421 m處進行整形無效，反而變形加劇，（經查該井段為鹽膏層，套管鋼級P110，壁厚9.17 mm）。后采用爆炸整形分三次對2419.87 m-2423.67 m井段進行整形，整形后下φ114 mm*2.0 m通井規則順利通過，井下剩余6根φ89 mm油管一次打撈成功。

2）套管彎曲變形井修復技術

套管彎曲變形一般情況下無縮徑或有輕微縮徑現象，但是通過彎曲變形段的油管或鉆桿都明顯彎曲，嚴重的變為麻花狀。

如果彎曲變形影響了油水井措施的實施（如射孔、分注等）且彎曲不太嚴重時可以采用爆炸整形進行修復。

如：胡7-77井，該井2012年5月上大修，下φ114 mm*2.0 m通井規在1675.65 m處遇阻，起出通井規彎曲（彎曲度為12度），下光油管起出彎曲情況。采用爆炸整形技術分別在1673.0 m-1676.08 m、1674.5 m-1677.58 m、1676.19 m-1679.27 m進行三次爆炸整形，后下φ114 mm*2.0 m通井規順利通過。

3 結論

造成套管損壞的因素是多方面的，套管損壞的表現形式千奇百態，套管損壞的修復技術也是多種多樣。在具體工作中，應具體問題具體分析，每一口套損井都有其特性，在套損井修復技術上沒有哪項技術能修復所有的套損井。應根據井的用途、重要程度和損壞類型，盡量選擇經濟、有效且可行的修套工藝技術，以達到修套目的。

參考文獻

[1]中國石油天然氣總公司.井下作業工[M].石油工業出版社，1996.

[2]中國石油學會，石油大學.石油技術辭典[M].石油工業出版社，1996.endprint