油田套損井機理分析與預防措施研究

方正魁

摘要：隨著油井使用時間的變長，套損問題對油田產能的影響變得更為突出。本文對套管損壞機理進行深入的分析，并提出了相應的預防措施。

關鍵詞：套管損壞機理;預防措施;工藝技術

某油田區塊油井套管損壞問題比較嚴重，直接影響到正常的原油開采，很多油井由于套管損壞而被迫停井，油井和集輸管線的維護工作量變多。特別是儲量大、開采效率高的區塊出現套管損壞，會給油田企業穩產帶來不利影響，需要對套管損壞的機理進行分析，并采取有效預防措施。

1套管損壞機理分析

1.1套管材料和固井質量

如果套管加工制造過程中存在微縫或者螺紋不符等質量問題，就會使套管的抗剪和抗拉強度變弱，采用該套管的油井經過長時間的原油生產之后，會逐漸出現套管損壞問題。固井作業過程中沒有進行有效的質量控制，導致井眼不規則或井斜問題，采取的水泥漿達不到設計標準，水泥和井壁間沒有產生很好地膠結，注水泥之后套管拉伸負載不合理等，都會對套管使用壽命產生影響。

1.2射孔對套管造成的損傷

射孔作業引起套管損壞的原因主要有：1）使套管外的水泥環產生破裂，嚴重情況下使套管產生破裂，尤其是采用無槍身射孔會對套管產生很大的損傷。2）射孔作業過程中存在著較大的深度誤差，特別對加密油井中的薄互層進行射孔時錯把隔層泥央、頁巖射穿，使得泥頁巖受到注水增產措施的影響，使地層應力產生改變而使套管損壞。3）沒有選取合理的射孔密度，會對套管強度產生影響。

1.3出砂對套管產生的損傷

在地下儲層形成大量的出砂，上部巖層會由于失去支撐而形成垂直方面的變形，如果上部地層壓力大于油氣儲層孔隙壓力和結構應力，會把部分地層應力傳遞到套管，超過套管具備的極限強度時會出現變形和錯斷問題。

1.4地質因素對套管產生的損傷

隨著國內很多油田都進入到開采中后期，出現套損的油井數量會不斷變多，由于地層水及注入水流通速度的提升，使得地層膠結物質產生水化，使得斷層及破碎帶變得更為活躍，如果地下儲層地質情況不穩定，會使套管受損產生破壞。如果地層傾斜角度變大，較高壓力的水會進入到兩種巖性的界面部位，削弱了滑動摩損，導致上下巖層出現滑動，會對套管施加剪切力，從而使套管受到損壞。

1.5腐蝕因素導致的套管損傷

油井中的局部存在著高濃度的二氧化碳，與油液中的水分產生碳酸物質，會形成去極化反應，會對金屬套管造成局部坑蝕，從而引起環狀腐蝕。套管的二氧化碳腐蝕現實上為電化學腐蝕，因為存在的陽極面積較小，會形成較快的穿孔速度。氧氣有著較高的腐蝕性，油液中存在著較小的比例，也會對套管產生嚴重的腐蝕。主要是由于水分、氧化和鐵元素的共同作用，氧腐蝕速度與含量呈現出正比關系，還會促進二氧化碳、細菌腐蝕等起到加速作用。硫化氫是由于對套管鋼材形成電化學腐蝕，被鋼材吸收的氫離子會對套管基本連續性造成影響，從而出現氫損傷。硫化氫是一種強滲氫物質，對氫原子生成分子起到抑止作用，使得鋼表面氫濃度變高。很多油田為了提高原油產量，多采用壓裂酸化措施，如果采用的緩蝕劑質量不佳，會隨著溫度、壓力等參數的提升，提高了套管腐蝕反應速度。

2套管損傷預防措施

需要結合測井解釋結論，制定出系統地套管損傷預防措施，需要從套管的早期防護、改進開采方案、控制井下作業對套管的損傷等方面來做好預防工作。

2.1鉆井過程中對套管的保護

應該對鉆井方案進行優化設計，保證井身結構和套管強度達到設計要求，進行下放套管時，如果地層傾斜角度大、存在斷層等，需要采取相應的加固工具，加大套管壁厚等辦法，可以進一步提高套管的抗沖擊力。對射孔井段、泥巖層段等位置的50米范圍內，應該采用加厚套管。采用套管接箍保護措施可以減小地下儲層對臺肩面施加的壓力，需要采用扣扭矩監控技術保證套管的連接。還應該做好井眼軌跡控制工作，控制好井徑擴大率和全角變化率，從而更好地保證井身質量。

2.2固井過程中的套管保護

對傾斜井、水平井和叢式井進行固井作業時，需要在井筒拐點部位合理采用扶正器的數量，從而使套管處于井筒中心線位置。應該結合具體的地質情況和油井現狀，合理遠用水泥漿添加劑，采用低密度和塑性好的水泥漿體系，可以進一步提高水泥環強度。針對容易產生腐蝕的油田區塊，需要合理提高水泥返高，呆以避免對套管產生的腐蝕。采用新型的固井技術，采用觸變水泥技術來實現完井作業，從而避免存在漏失現象。也可以采用泡沫水泥漿，防止地下儲層產生壓漏。做好射孔參數和套管損傷油井產量方面的研究，減少射孔作業對套管性能的影響。采用新型的雙復射孔器可以加大射孔穿深，保證射孔作業的成功率，防止出現多次射孔。水力噴射射孔技術實現了射孔和解堵，可以實現較大的孔徑和深度，可以更好地保證套管。

2.3采用合理的防腐技術

采用緩蝕劑是一種經濟可靠的防腐蝕手段，可以采用有機胺燈、重鉻酸鹽等物質。還可以利用環氧冷纏帶鋅陽極防腐，在井口以下的1000米范圍內有用環氧冷纏帶對套管進行保護，每間隔150米加裝鋅陽極，從而為套管提供可靠的保護電流，由于陰極產生極化而停止對套管的腐蝕。利用陰極保護技術，可以使套管上存在電流，套管陽極區轉變為陰極區，腐蝕電流會達到最小，可以更好地保護套管不會受到破壞，把腐蝕部位轉移到陽極。

2.4優化壓裂酸化設計方案

為了在壓裂酸化過程中減小注入壓力、酸液等對套管產生的損傷，可以采用73毫米加厚管柱，對封隔器座封位置進行合理設計，把壓裂最高排量控制在每分鐘3方，注入壓力不大于35兆帕，可以避免對套管造成損傷，酸液不會進入到封隔器油套空間內，減少對套管的腐蝕。

3結束語

每年由于套損導致的油田產能損失比較高，需要結合油田區塊的套損實際情況，做好老油井的套管的治理工作，采用測井手段確定出套管損壞的具體位置，制定出切合實際的預防措施，可以更好地延長套管使用壽命。

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