濰北油田注水井套損機理研究與對策

摘 要 隨著濰北油田注水開發的深入，因自然及人工開采因素的影響，注水井套管因縮頸、破損等問題導致停注現象日趨增多，這些問題嚴重影響了濰北油田的正常開發，制約了油田的注水開發效果。因此弄清濰北油田注水井套損機理，優化注水井防治方案對提高濰北油田的開發效率、增加油氣產量有重要的理論和實際意義。

關鍵詞 濰北油田;套管縮頸;套管破損;套損機理

1選題背景及研究意義

1.1 選題背景

濰北油田位于山東省昌邑市北部，盆地面積880km2，共有16個開發單元，動用儲量928.45×104t，其中注水開發單元14個，水驅控制儲量835.95×104t，注水開發儲量占總儲量的90.5%。隨著注水開發的逐漸深入，濰北油田注水開發中停注水井數逐年增加，至2017年12月濰北油田總水井數63口，開井只有46口，通過統計發現異常停井中套損停井及出砂停井占比較大。不斷出現的停注現象大大制約了濰北油田注水開發效果，提高了開發成本，增大了濰北油田穩產高產的難度。

1.2 研究意義

目前套損套變是濰北油田面臨的一個重要問題。套管損壞原因多樣，主要影響因素有地層物性、油氣藏特征、管柱材質、固井質量及開發技術等。除此之外，部分油田含有的H2S、HCO3-等腐蝕性氣體及侵蝕性離子也是造成套損的重要因素。因此，對注水井套損原因及治理方法進行深入研究，弄清濰北油田注水井套損機理，持續優化濰北油田注水方案，建立濰北油田注水井套損機理和防治等整套注水井套損治理技術體系，對提高濰北油田注水開發效率，增加油氣產量有著重要的理論和實際意義[1]。

2濰北油田注水井套管損壞機理分析

2.1 泥巖蠕變

近幾年濰北油田水井出砂、套破現象日趨增多，其中泥巖蠕變是主要原因之一，正常注水情況下水井井筒內壓力高于地層壓力，所以井筒內的水會在壓力差的作用下流入油層，油層內的固井水泥灰、砂是不會倒流回井筒內的。但隨著注水時間增長，注水壓力升高，地層泥巖會吸水蠕變、膨脹，導致套管受力損壞。

比如WBCH3-X30井在檢管作業時出現套銑遇阻，加壓負荷15噸，深度至1440.05m，起出后發現套銑筒彎曲嚴重（3.00m彎曲），判定套管變形嚴重;第二次套銑至1438.1m，起出后發現套銑筒變為橢圓形（最小直徑109mm，最大直徑118mm）。上部套管的縮頸，導致無法下入封隔器實現分注。

2.2 套管腐蝕

腐蝕原因導致套破也是濰北油田停注井多的重要原因之一，套破原因主要因為水源礦化度高，腐蝕結垢嚴重。聯合站污水礦化度49000mg/L，注水站水源井平均礦化度30000mg/L，其中昌5站水源井2009年初期達到72124mg/L，高礦化度易造成套管腐蝕等問題。例如WBCH76-X2井作業洗井時出泥漿，原井管柱被砂埋，探砂面在144.88米處，以下位置全部被地層泥漿、細砂埋住[2]。

2.3 小結

（1）從濰北油田地質資料及套損井現況分析來看，濰北油田注水井套損的主要原因是腐蝕和泥巖蠕變。

（2）蠕變主要原因為泥巖層及鹽巖層在吸水受力后極易發生變形，嚴重時會出現塑性流動，在其作用下，套管會受到不均衡的外擠壓力，壓力過大時套管會產生形變，嚴重時會出現斷裂。所以，要想避免套管受損，必須全面分析其產生機理。

（3）套管的腐蝕主要考慮酸、溫度、鹽性物質結垢、細菌等因素，需對引起套管腐蝕不同因素進行實驗室掛片實驗，通過實驗確定各因素對套管腐蝕的影響大小。

3濰北油田控制注水井套損對策分析

（1）對于泥巖蠕變的井，可以采取的措施：在設計泥巖層的油井套管時，需要對其泥巖蠕變負載作充分考慮。還需要對注水壓力進行科學的調控，進而實現對泥巖蠕變載荷的控制，有效延長套管的使用周期。

（2）若注水井套管腐蝕現象嚴重，則應當以套管腐蝕試驗為基礎，在明確腐蝕后強度降低系數后，計算獲得設計套管的安全系數，并重新設計套管強度。一般情況下，需要通過大量的試驗來確定腐蝕后強度降低系數及套管安全系數[3]。

4結束語

本文通過對濰北油田地質資料、注水井套損機理分析及套管腐蝕的實驗，對濰北油田注水井套管出現縮頸、腐蝕等問題進行了研究，主要取得了以下結論與認識：

（1）從濰北油田地質資料及套損井現況分析來看，濰北油田注水井套損套管損壞的主要有擠壓縮頸損壞、錯斷、彎曲變形和腐蝕破壞幾種形式。導致套管擠壓縮徑的主要原因，在于泥巖蠕變對套管形成的不均勻擠壓力。而層間套管錯斷損壞，則是由于地層滑移所導致的。套管的腐蝕主要原因是由于pH、溫度、鹽性物質結垢、細菌等的腐蝕引起的。

（2）在設計套管時，不僅需要對地應力的變化做充分考慮，還需要關注特殊地層。套管鋼級、壁厚等的設計需要考慮到在油田開采中后期頻繁的射孔和壓裂等措施的影響

參考文獻

[1] 姜守華. 油井套損機理綜述[J].石油石化節能，2001，17（12）：19-23.

[2] 練章華，韓建增，董事爾，等.基于數值模擬的復雜地層套管破壞機理研究[J].天然氣工業，2002，22（1）：48-51.

[3] 裴桂紅，紀佑軍.油水井套損的地質因素分析[J].武漢輕工大學學報，2009，28（3）：102-105.

作者簡介

劉賽（1988-），男，山東萊西人;學歷：本科，工程師，現就職單位：中石化勝利油田分公司東勝公司，研究方向：采油工程。