勝凱采油管理區水平井套損井原因分析及治理

盧健

一、概況

石油開發中心勝凱采油管理區所轄主力區塊鄭411、鄭32、坨826區塊均為特超稠油油藏，油藏埋深1300～1425m，50℃地面原油粘度高達10-35×104mPa·s。自2006年采取HDCS（水平井+高效油溶性降粘劑+CO2輔助蒸汽吞吐配套技術）技術攻關后，已取得顯著效果，實現了高效穩定開發。

但是與常規的稀油開采方式相比，相關稠油增產措施的實施，對套管造成了不同程度的損害。各區塊先后有近50口水平井在平均投產后1～2年就出現了嚴重的套損出砂現象，且隨著開發條件的不斷惡化，該問題日趨嚴重，嚴重影響了原油的穩產和高產。正確研究認識套管損壞的原因，采取必要的修復工藝及預防措施，及時恢復套損井正常生產已成為一個重要課題。

二、套管損壞情況統計

1、分區塊套損井統計分析

對勝凱有限公司五個區塊已投產井和套損井進行統計，經資料證實，投產的202口井中有49口發生套損，其中鄭411區塊正常井數43口，套損井數27口，坨826區塊正常井數25口，套損井數15口，套損比例均較大。鄭32區塊正常井數49口，套損井數6口，坨154區塊20口水平井僅有1口發生套損，利93區塊沒有套損情況。

2、稠油井套管損壞監測技術

（1）通井打印

現場是利用管柱下接鉛模打印工具對通井中遇阻部位打印，對打印痕跡進行分析，已驗證、查明、確定套管損傷部位、套管類型、套損程度等，這是目前在勝凱有限公司套損檢查最廣泛使用的方法。

（2）電測探傷

電磁探傷是與測井工藝新技術結合，利用測試儀并準確找到管柱的破損位置、情況。電測探傷測井不僅能夠對縱向裂縫和橫向裂縫作出判斷，還能探測出套管以外的鐵磁性物質，及時發現井身結構的變形。

3、套損分類及位置

對套損井經過鉛印印痕檢測、電磁探傷等技術手段，發現套損類型主要分為以下四種類型。

由上表可以看出總體來看破損和套斷是套損的主要形式。同時對2008年以來49口經上作業證實的套管損壞井的部位進行了統計。

發現在1400-1700m井段是套該管損壞易發生的部位（也就是射孔井段的范圍），在該井段發生的套該管損壞達89.7%。

三、水平井套損井原因分析

1、注汽熱采

在多輪次蒸汽吞吐采油過程中，套管承受高溫、高壓引起的交變熱應力負荷影響，容易產生疲勞裂紋和壓縮變形。

2、材質

早期發生錯斷的最主要原因就是使用N80材質的濾砂管，無法滿足高溫高壓下注汽需要。目前采用統一的TP110H高強度管材，配套用于降低套管軸向應力的多級熱補償等優化設計，已經能夠滿足水平井的熱采要求。

3、汽竄

鄭411區塊和坨826區塊主要生產層油藏非均質性較大，注汽作業時汽竄情況突出。而被汽竄井在高溫高壓氣體的強力沖擊下極易損壞。另一方面因汽竄導致被竄井液量突增，井底油層產生較大激動，同樣容易造成出砂及套損，據統計套損井均有汽竄井史。這也是鄭411區塊和坨826區塊套損比例最高的一個重要原因。

4、出砂

生產過程中因地層膠結疏松、提液強度過大等原因造成巖層骨架破壞，油井周圍出砂形成空洞，之后由原來油層承受的重力相當一部分轉嫁給了套管，超過套管的極限強度時，產生彎曲變形甚至錯斷。

綜上所述，造成套管損壞的原因極其復雜而且是多方面的，在開發過程中，套管損壞往往是多種因素共同作用的結果。套損的類型也隨著損壞的原因不同而有所區別。因此。正確判斷損壞的類型，采用不同的處理工藝、方法才能有效地修復套管損壞并提高油汽井利用率。

四、水平井套損井治理及效果分析

1、近端小套管加固

對于近A點濾砂管挫斷井，根據挫斷點位置和形態的分析，以大直徑倒角套管作為挫斷支撐管，配套水平井耐高溫丟手封隔器，對錯斷點進行支撐復位，或采取內掛濾砂管和割縫篩管的方式進行重防。

該技術已形成相對完善的工藝，現場實踐效果良好。

2、遠端橋塞卡封

針對遠端近B點濾砂管破損井，采用耐高溫丟手橋封進行卡封防砂，利用已有防砂管實現整體注汽生產。該方法具有修后內通徑較大（通徑Φ140mm）、施工簡單、施工周期短、成本低、成功率高且可根據套管變形狀況多點實施套管補貼的特點。

3、更換套管

對于油井淺層套管嚴重套損的可采取取套換套方法進行修復。缺點是施工費用高，難度大。因為套損多發生在油層井段，所以該方法應用很少，僅有1次井例。

4、套管補貼

對于長井段破漏井，先利用電磁探傷等技術找準套損位置，再對套管進行補貼。該方法雖然密封效果好且通徑大，但存在耐溫耐壓相對較小，修后回彈，有效期短等缺陷，所以在熱采井套損修復中應用有限。

5、擠固砂劑

對于套損出砂情況嚴重，套損難于修復，機械防砂難以實施的油井嘗試采用擠固砂劑的方法。

由上可知，目前根據套損位置及形態主要采取的套損修復方式是下小套管加固及橋塞卡封，另外換套、套管補貼、化學防砂也得到了一定的應用。目前49口套損井大多數采取了修復措施，4口套損情況較輕的油井還在帶病生產，24口油井因修復效果不理想或修復難度大實施長停和封井，其中部分油井打更新井。

五、下步工作

1、做好套管損傷預防工作

（1）提高鉆井完井施工質量，滿足地層應力的需要

①提高鉆井固井質量，確保油層套管與地層環空內的水泥環固結良好。

②采用TP110H鋼級的套管，對于設計注氣強度大，易出砂油井可嘗試應用TP120TH外加厚套管。

③套管螺紋絲扣處上緊上滿，防止套管接頭絲扣處密封失效、損壞。

（2）生產過程中嚴格施工標準，防止套管損壞

①對于嚴重出砂的油層，要注重井筒附近油層骨架的保護，防止形成虧空帶，保持其對上覆巖層的支撐能力，因此，必須做好前期人造井壁的化學防砂，恢復油層的支撐能力。

②控制油井的采液強度，使之在一個比較合理的范圍內。

③提高作業施工時對套管的保護措施。

④射孔施工時，根據地層的滲透情況射孔孔密盡量一次性完成，避免重復射孔。

⑤隔熱管及封隔器要確保密封，封隔器盡量下深至油層上界以上5-10米，優選最佳注汽參數。

2、加大對已發生套損井的修復治理力度

（1）繼續通過等措施對套損井進行治理。

（2）對難以修復的套損井，采用不留塞化學為主的防砂工藝。減少因機械防砂造成的事故處理難度。

（3）積極引進套損井治理的新工藝、新技術，對那些控制儲量大，有生產潛力的套損井治理利用，同時配套完善一體化套損井防砂工藝。