F油區(qū)套管損壞機(jī)理分析及治理措施

O 延雄 韓亮

（延長油田股份有限公司定邊采油廠 陜西 718600）

F油區(qū)套管損壞機(jī)理分析及治理措施

O 延雄 韓亮

（延長油田股份有限公司定邊采油廠 陜西 718600）

隨著油水井?dāng)?shù)量不斷增加，F(xiàn)油區(qū)套損井?dāng)?shù)目不斷增加。截至2015年底，套管損壞井達(dá)到了98口，并呈逐年上升趨勢。通過分析研究，認(rèn)識到套損的原因，并針對性地提出了F油區(qū)套損井預(yù)防與治理措施，延長了油水井的生產(chǎn)壽命。

套管損壞；機(jī)理分析；治理措施

前言

F油區(qū)屬低滲透油藏，隨著采油和注水時間的延長，油區(qū)套損井?dāng)?shù)目不斷增加。套管損壞現(xiàn)象不僅會導(dǎo)致油井減產(chǎn)、水驅(qū)效果差，還會造成油井措施難度加大，修井費(fèi)用增加。油區(qū)開發(fā)方案的不斷調(diào)整，套管工作狀況變差，甚至損壞，破壞正常的注采井網(wǎng)系統(tǒng)，造成井網(wǎng)不完善，使油區(qū)不能正常生產(chǎn)，嚴(yán)重影響了油區(qū)的穩(wěn)產(chǎn)工作。

一、F油區(qū)套損井概況

截至2015年底，F(xiàn)油區(qū)共有油水井1610口，套管損壞井達(dá)到了98口，其中套管損壞油井73口，套管損壞水井25口。綜合對比套損井歷年數(shù)目，發(fā)現(xiàn)套損井呈上升趨勢（見圖1）。近幾年來，每年平均新增10口左右的套損油水井，嚴(yán)重地影響了油田的正常生產(chǎn)和開發(fā)。

圖1 F油區(qū)歷年來套損井?dāng)?shù)目統(tǒng)計圖

二、套管損壞原因分析

1.地質(zhì)因素

(1)泥巖吸水膨脹與蠕變作用

注入水進(jìn)入泥巖層時，由于泥巖不穩(wěn)定的性質(zhì)，其應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化，這些變化將使泥巖發(fā)生位移、膨脹和變形現(xiàn)象，增加套管外部承受載荷量。當(dāng)套管的外部載荷度大于抗壓強(qiáng)時，套管就會被擠壓變形乃至錯斷。油田注水開發(fā)后，砂巖中，注入水在孔隙中滲透，巖石骨架無軟化現(xiàn)象，地應(yīng)力也沒有變化。而泥巖吸收注入水軟化，其膠結(jié)力逐漸消失，蠕變速度增大，在井眼周圍產(chǎn)生非均勻應(yīng)力分布。對于未射孔段，套管受橢圓形應(yīng)力作用無法釋放，迫使非均勻水平應(yīng)力擠壓套管外壁，當(dāng)?shù)刃茐妮d荷大于套管屈服強(qiáng)度時，套管產(chǎn)生橢圓變形，最終造成套管損壞。

(2)巖層滑動

F油區(qū)巖層或多或少有軟弱夾層，夾層不吸水情況下，原始地應(yīng)力的作用使巖層保持穩(wěn)定。但軟弱夾層一般都具有較強(qiáng)的吸水能力。在油田注水開發(fā)過程中，當(dāng)注入壓力達(dá)到一定值后，注入水通過裂縫竄到軟弱夾層，使它吸水，改變其物理性質(zhì)，導(dǎo)致巖層失穩(wěn)滑動，從而造成油水井套管損壞。

(3)油層出砂

F油區(qū)屬低滲透油藏，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，油層出砂現(xiàn)象普遍。油層出砂會破壞巖石骨架的應(yīng)力平衡，在上覆地層壓力大大超過巖石骨架結(jié)構(gòu)應(yīng)力情況下，一部分應(yīng)力將轉(zhuǎn)移給套管，當(dāng)轉(zhuǎn)移到套管的壓力大于套管的極限強(qiáng)度時，套管失穩(wěn)，出現(xiàn)彎曲、變形或錯斷。

2.工程因素

(1)壓裂酸化

F油區(qū)儲層物性較差，屬典型的“三低”油田。在開發(fā)過程中，為增強(qiáng)油層滲流能力，提高油井產(chǎn)能，需對油井進(jìn)行壓裂、酸化等措施。若施工中壓力過大的參數(shù)不當(dāng)，壓裂液或酸液侵入到泥巖中，泥巖吸水膨脹，使得非均勻水平應(yīng)力擠壓套管，導(dǎo)致套管損壞。

(2)油層射孔

在油層改造過程中，選擇射孔工藝不當(dāng)，一是會造成管外水泥環(huán)破裂，甚至出現(xiàn)套管破裂；二是射孔時，深度誤差過大，或者誤射（這對于二次加密井、三次加密井的薄隔層尤為重要），誤將薄層中的隔層泥巖、頁巖射穿，將會使泥頁巖受注入水侵蝕膨脹，導(dǎo)致巖石應(yīng)力變化，最終使套管損壞。此外射孔密度選擇不當(dāng)，將會影響套管強(qiáng)度。如在特低滲透的泥砂巖油層采用高密度射孔完井，長期注水或油井油層酸化、壓裂改造，短時間的高壓也會將套管損壞。

(3)高壓注水

為了達(dá)到配注要求，注水井往往采用提高注水壓力的方法來提高注水量，逐漸形成高壓注水的態(tài)勢。在由常壓注水轉(zhuǎn)為高壓注水的初期，高壓注水確能提高注水量。但隨著時間的延長，注水量逐漸減少，最終甚至出現(xiàn)注不進(jìn)水的情況。

當(dāng)注水壓力大于或等于地層破裂壓力時，地層會出現(xiàn)裂縫，裂縫延伸到鄰近地層。注入水進(jìn)入鄰近地層，則會引起一系列惡果，造成套管損害。這種情況在低滲透油田注水中表現(xiàn)特別突出。

3.腐蝕因素

套管腐蝕主要是套管的化學(xué)損壞。它是指套管的金屬材料在一定化學(xué)或電化學(xué)條件下與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成另一種物質(zhì)而脫離套管本體的一種化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。F油區(qū)腐蝕性水層主要以洛河組為主，套管腐蝕現(xiàn)象主要是因為洛河組地層水中含有多種腐蝕離子，它是套管腐蝕反應(yīng)的主要載體（見表1）。地層水中的H2S與Fe2+反應(yīng)形成FeS沉淀，而這種沉淀緊貼在套管表面形成電化學(xué)反應(yīng)的陰極，造成套管損壞；套管表面存在少許雜質(zhì)，它與地層水接觸時，套管表面將存在許多微小的原電池；而SRB等有害細(xì)菌的腐蝕作用，也加速了套管的損壞。

表1 洛河組水質(zhì)部分分析

三、套損井預(yù)防與治理措施

1.控制注水壓力

控制注水壓力，即使高壓注水，注水臨界壓力不宜超過地層破裂壓力的70%-80%。早期注水，保持壓力開采，防止地層壓力過分降低，引起壓實(shí)作用和地面下沉。保持均衡注水，保持地層壓力的相對平衡，高壓注水造成注采壓差過大，巖石破裂錯移損壞套管。對于注水壓力靠近臨界壓力的注水井，采用降壓增注措施。

2.丟手坐封

部分產(chǎn)量較高、井況較好的套漏井，在射孔段附近采用以Y141封隔器為主的機(jī)械封隔器卡水坐封，防止油層以上套管滲漏的地層水影響到油井正常生產(chǎn)。該措施操作簡單，作業(yè)成功率較高。

3.找漏堵漏

F油區(qū)一般采用封隔器找出套損井漏點(diǎn)，對于漏失量較大的井采用采用替擠化學(xué)堵劑進(jìn)行封堵套管漏失部位；對于漏失量較小位置，采用油層上部打丟手填砂保護(hù)生產(chǎn)層位，并在漏失點(diǎn)射工程孔，擠堵水泥，待水泥凝固完成后，磨開水泥塞試壓，試壓要求為打壓15mpa，30min內(nèi)降幅不得超過0.5mpa為準(zhǔn)。試壓成功后，刮管洗井，恢復(fù)生產(chǎn)。

4.合理設(shè)置壓裂改造參數(shù)

對于壓裂改造的油井，合理設(shè)置壓裂參數(shù)，封隔器座封不嚴(yán)時嚴(yán)禁壓裂，在壓裂施工中，采用小排量的加砂辦法，降低壓裂施工對套管的損壞率。另外，壓裂施工中采用新工藝，控制人工裂縫的垂向高度。

5.環(huán)空加藥

在套管環(huán)空處按照一定的加藥周期加入緩蝕劑，藥劑在套管內(nèi)表面會形成一種致密薄膜，保護(hù)套管；套管環(huán)空內(nèi)化學(xué)反應(yīng)后，剩余藥劑可隨產(chǎn)出液進(jìn)入油管內(nèi)，在生產(chǎn)管柱內(nèi)表面形成保護(hù)膜，起到潤滑作用，降低管桿磨損率，延長油井免修期。結(jié)合油井動態(tài)資料，制定加藥周期，加藥周期應(yīng)考慮 “少量多次”的加藥措施。

6.完善注采井網(wǎng)

F油區(qū)儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，油層含天然裂縫，增加了注水開發(fā)的難度。尤其延長組下部長6-8地層，巖性致密，往往含有微裂縫，井區(qū)注水壓力超過裂縫破裂壓力后，易沿砂體走向形成裂縫水竄，致使油井暴性水淹。油井暴性水淹后，加速了套管損壞的速度。因此，完善注采井網(wǎng)，注水井應(yīng)布置在油層裂縫的主方向上，利用裂縫側(cè)向見水慢這一特點(diǎn)，平行于油層裂縫主方向布置油井，這樣可提高注水水驅(qū)強(qiáng)度。2015年，F(xiàn)油區(qū)油井轉(zhuǎn)注82口，調(diào)配78井次，測試吸水剖面76井次，完善了部分區(qū)域的注采井網(wǎng)，減緩了套損井?dāng)?shù)目。

四、結(jié)論與建議

1.F油區(qū)套損井?dāng)?shù)目不斷增加，應(yīng)加強(qiáng)套損井的預(yù)防和處理能力；

2.對油井壓裂改造時，應(yīng)加強(qiáng)套管保護(hù)措施；

3.注水工作中應(yīng)避免注水壓力大于地層的破裂壓力，導(dǎo)致巖石受剪切而推擠套管，使得套管損壞；

4.加強(qiáng)套損井的治理工作，應(yīng)引進(jìn)新工藝，多措施降低套管損壞頻率。

[1]房育金，郭偉鋒，張云杰，等.低滲透油田套管損壞機(jī)理分析及防治措施[J].特種油氣藏.2006,13（04）:78-80.

[2]劉典濤等.孤東油田四區(qū)油水井套管損壞規(guī)律及其對策研究[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報.2001,23(4):71-73.

[3]孫超，王軍，劉成雙.吉林油田套管損壞因素分析及預(yù)防對策[J].天然氣與石油.2011,29（02）：43-47.

[4]楊永林.鄯善油田裂縫系統(tǒng)及對注水開發(fā)效果的影響[J].西北大學(xué)學(xué)報，2004，34（1）：97-100.

[5]李瓊偉，楊全安，李成龍，等.長慶油田油套管腐蝕預(yù)測研究與建議[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù).2005,17(05):371-373.

[6]周鷹，張新委，孫洪安，等.油水井套損機(jī)理及綜合防護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究［J］.特種油氣藏，2005，12(03):79-82.

[7]趙國石.宋芳屯低滲透油田套管損害原因分析[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2004，23(04):40-41.

Mechanism Analysis and Treatment Measure for Casing Pipe Damage in Oildom F

Yan Xiong, Han Liang
（Dingbian Oil Extraction Plant,Yanchang Oilfield co., LTD,Shanxi,718600）

With the increasing of oil and water wells number, the quantity of casing pipe damaged wells in oildom F increases gradually. By the end of 2015, the quantity of casing pipe damaged well reached to 98 with a rising trend year by year. Through analysis and research,to realize the reason of casing pipe damage, and put forward the prevention and treatment measure for casing pipe damaged wells in oildom F,which extends the production life of oil and water wells.

casing pipe damage；mechanism analysis；treatment measure

T

A

延雄（1980～），男，延長油田股份有限公司定邊采油廠，研究方向：油田開發(fā)。