低成本套損治理技術研究與應用

陳小娟 中國石油長慶油田分公司第五采油廠

油井和注水井套損的問題不僅導致注入生產井網的破壞和注入生產的不平衡，而且還損害了油田的高產，這已經成為一個問題。油田開發設計的全過程迫在眉睫。如今，油井套管的損壞大致可分為形變，錯位和腐蝕穿孔。造成油水井套損的關鍵因素包括地質構造應力，工程設計及其侵蝕要素。其中，“強注強采”膨脹引起的油水井套管的地質構造力和內外壓力差是造成套管破壞的最關鍵的兩個因素。根據套損的原理，采取預防措施來減少油水井套損所造成的損壞，對油氣藏的開發設計具有重要的現實意義。

一、問題的提出

相對于套管完好井，套損井主要存在以下三方面的開發難題：一是補貼加固后，“陪綁”潛力小層問題突顯。補貼加固是治理套損井的主要技術，當嚴重套損點接近射孔層段時，為加固套管往往需要犧牲部分未發生套損的油層。近年來，平均每年治理套損井115口，套損后加固治理的15口井，由于受套損位置及相鄰小層距離的限制，其中有37%會損失未套變小層，井、層的開發利用率受到影響。二是高含水及出砂套損井治理難度大，維護成本高。高含水套損井存在較嚴重的低效無效水循環，影響非主產層剩余油開發，出砂套損井不但影響油水井的正常生產，而且增大了油田維護工作量，增加了開發成本。高含水或出砂套損井亟須堵水或固砂治理，但由于存在套變，不進行大修預處理，常規措施工藝施工管柱無法正常下入，措施難度及施工風險較大。三是有待實施壓裂的套損井較多，壓前套管修復成本高，延誤壓裂施工時機。隨著油田開發的深入，多數正常套管井已經進行了重復壓裂改造，在現有工藝技術條件下，措施挖潛潛力承逐年下降趨勢，具有改造潛力的套損井已成為后續主要的壓裂挖潛對象之一，對于套損井若先進行大修整形或加固后，再應用常規配套的壓裂工藝進行挖潛改造，增加了開發成本，延誤壓裂施工時機，同時導致部分層段無法實現二次改造動用。

二、套管損壞的原因以及機理分析

老油田套損井套管破損的類型主要是腐蝕現象。套管腐蝕破損的主要特征是套管出現外腐蝕，有時也會出現內腐蝕。老油田套管腐蝕破損主要是點蝕。隨著油井開采時間的延長，老油田油井的套管腐蝕深度持續加深，套管表面的應力引起腐蝕段產生變形和裂縫，套管腐蝕損壞程度加劇。套管腐蝕破損的形成，首先是出現腐蝕坑，隨著腐蝕坑的持續擴大，套管出現變形和裂縫，裂縫繼續擴展導致套管破裂。油田井注水異常也可能是由測量偏差引起的。當測量測試數據與實際情況偏差較大時，相應的注水措施也會有所不同。由測量偏差引起的注水誤差也是現實中油田井注水異常的原因之一。目前，最常用的測量方法是注水井分層測試、井下流量計測試。其實這兩種分層試驗的工作原理是一樣的。兩種方法都是根據注水井的井內情況，采用控制壓力的方法完成分層試驗。運用壓力科學的相關理論知識進行數據收集和分析，完成對油田注水井情況的了解。在實際操作中，要注意在水流穩定后進行測量，進行更多的水滴和多點測量流量，從而提高測量檢測數據的準確性和可靠性。

三、套損的治理優化策略

（一）油層出砂造成套損

在油田的生產過程中，用于產生沙子和白色邊緣的填充液通常是軟粉砂細沙的疏松板巖層。對于這種白色邊界填充液的制砂，在不考慮水對結構的損壞的情況下，從結構力學的角度來看，制砂的原因是排油裝置的機械作用力，破壞了排油裝置的結構。白色邊界填充液體首先是結構的一部分。對于沒有淤泥細砂的松散砂，排油孔會將松散的砂子抬起，從而在油氣井中產生砂子。在整個注水過程中，板巖層中的粉砂很容易吸收水分并溶脹和水解。在采出液的高抗壓強度下，壓差非常大，白色邊緣填充液巖層的框架結構被破壞，導致油氣井周邊地區出砂。在產砂區將引起裂縫。如果裂縫太大，則當由它引起的拱頂不能施加到上覆巖層的工作壓力時，上覆巖層的工作壓力將部分遷移到防水套管，從而破壞防水套管。

（二）液壓式斜井封隔器隔采工藝技術

對于某些套管破損斜井的治理過程中，采取常規封隔器隔采工藝技術后，容易出現油管彎曲變形、管桿偏磨現象加劇、抽油機械設備負荷大大增加等問題，這些狀況發生的解封壓力較大，容易導致結垢井大修拔鉆。因此，可采用液壓式斜井封隔器隔采工藝技術。液壓式斜井封隔器隔采工藝技術的工作原理是在座封階段，通過向油管內注水加壓，讓液壓座封機構在液流的作用下，快速達到抗壓阻力。抗壓阻力達到標準后，抗阻機構剪切銷釘被剪斷，液壓座封機構動作，推動硬扶正機構鋼球開始爬坡，漲到套管內壁扶正工具后，密封機構膠筒通過壓縮密封套管，座封壓力值滿足要求后，完成座封工序。在解封階段，首先將管柱向上提起，解封機構開始作用，解封剪切銷釘被剪斷，鎖定機構達到要求自動彈開，密封機構和硬扶正機構被回收，解封工序完成。液壓式斜井封隔器隔采工藝技術在油田的套損井治理中應用比較多，但該技術應用過程中發現有優點也有缺點。一方面，液壓式斜井封隔器隔采工藝技術通過在封隔器頂端的扶正鋼球來完成角度120度時的扶正動作，在座封過程中，扶正作用的完成是靠受壓的扶正鋼球受壓突出來完成的，鋼球突出扶正能夠保障液壓式斜井封隔器的膠筒與套管之間的接觸良好，從而保證座封的良好效果。同時，液壓式斜井封隔器隔采工藝技術在封隔器內設置自動解封結構和機制，解封的阻力大大減小，解封的便捷性大大增加。另一方面，液壓式斜井封隔器隔采工藝技術的應用過程中，隔水管柱、生產管柱二者融為一體，封隔器沒有適合的檢修手段，進行檢泵作業時必須更換新的封隔器。

（三）精細油藏地質描述，提高套損預防針對性

深化認識，提高小層、斷層及微構造描述精度，摸清構造因素，為精準成因分析提供地質依據。利用測井資料結合新采集的三維地震資料，立足于井震結合，通過地震斷層與井斷點、地震分層與井分層的“2 個匹配”，精細刻畫出斷點、斷層和地層的空間組合配置關系，繪制出 2000 余個相帶圖，明確了油水井注采關系；應用儲層細分解剖技術，深化了砂體非均質特征認識，明確井間砂體連通狀況，實現了“構造精細到井間，儲層精細到單砂”的油藏描述目標。地質多學科技術的應用，為精準套損預防奠定了地下構造環境基礎。控制布井方案，確定了新區井別設計、二次加密井設計、油井轉水井調整方案必須盡最大可能遠離斷層的原則，降低套損風險。

（四）提升油田注入水質

油田深注入井套管損害的改善必須集中在改善油田水的引入上。在改善將油田引入水體的整個過程中，工作人員應首先保持清醒，并了解防水套管的上端大部分是由于腐蝕而損壞的。員工應該率先嘗試在整個過程中避免腐蝕和侵蝕，以便更合理地減少泄漏。其次，在提高水體的整個過程中，工人的素質也有一個關鍵的危害。整個過程中，工作人員必須做好維護外殼，提高機械設備的殺菌和耐污性等工作，最終達到維護防水外殼的預期效果。根據現場應用情況，現階段封隔器隔離處理技術或套管破井的關鍵處理方法，在防水套管的處理中，側移，套管更換和小型防水套管處理技術都比較完善，但成本增加，項目建設時間長，密封段生產技術的天然氣動力改造，套管滲漏修復技術和真空泵油田技術需要進一步的科學研究。以便在現場進一步應用和推廣。套損井的環境修復是一項長期工作。要根據套損的監測與跟蹤工作，全面掌握油田套損的動態，促進套損原理的科學研究，并進行安全防護和整治技術。防水套管的外觀應改進。進一步提高天然氣開采潛力，促進油田穩步發展。

（五）細化防控措施，降低套損風險

套損管理核心與重點是預防，有效的控制措施是套損保護的最好手段。采用“三控三防”措施，明確控制項目、細化控制標準、清晰控制流程、規范操作行為，對生產全過程進行有效控制，規避套損風險，提高防控效果。一是控源頭，防質量不達標。控制套管強度，新鉆井段全井應用 N80 套管，提高套管抗壓強度；控制固井質量，按防套損要求設計水泥返高深度，保證鉆井固井質量優良；優化投產壓裂、二三次壓裂方案，前置液低排量，降低對固井水泥環的損失，待儲層形成裂縫后，提高排量輸送支撐劑，盡最大可能減小壓裂對固井質量的破壞程度，避免注水上竄至泥巖段。二是控過程，防壓力不平衡。采取“整體與局部”相結合的方法有效控制注水，整體控制注水總量，降低注采比，保證注采平衡，降低綜合含水上升速度，防止區塊整體套損增加；局部控制注水壓力，針對不同井區采取相應注水控制方式，應用間注、周期注水、籠改分、停注水層、關井等多種方法，保證區域壓力平衡。逐步增加分層注水井比例，實現精細注水，精細控制。三是控管理，防操作不規范。把控注水井日常管理，嚴格執行“四個嚴禁”注水原則，即嚴禁超破裂壓力注水，嚴禁注水異常井注水，嚴禁井況不清井注水，嚴禁套損水井沒報廢不徹底先鉆更新或側斜井注水；把控注水井開關操作，嚴守操作規程，注水井鉆關、鉆開、作業施工、正常洗井操作時，嚴禁猛開、猛關，避免造成井內與地層壓力差異過大損壞套管。

（六）套管整形工藝

根據防水套管收縮和變形的復雜程度，有兩種修復處理技術：機械設備整形手術和爆炸性整形手術。當防水套管有輕微的收縮變形時，請使用機械設備的塑料化妝品加工技術進行維修；當防水套管變形更嚴重，且總體形狀超過防水套管內徑的12%時，請使用爆炸性塑料化妝品加工技術進行修復。機械設備整形。使用機械設備的塑料美容儀來進行變形防水套管的塑料美容，因為鉆探設備的凈重和配套設施機械設備的管束在一些防水性較小的塑料美容套管中是常見的。如套管毛刺、輕微縮徑變形。爆炸整形。利用瞬間由爆燃引起的巨大動能，根據物料的傳遞，將化學能轉換為機械動能，從而消除了防水套管的變形地應力和巖層的擠壓，從而防水外殼會膨脹并向外膨脹。應力場被迫在某些區域再次擴散，從而達到修復的目的。發生爆炸時，整形外科具有很強的相互作用力，可以根據此直徑將管徑修復到基本井徑。

四、結束語

綜上所述，具有剩余油潛力非錯斷套損井壓裂增產改造工藝技術試驗的開展，有效拓寬了措施增產井層優選界限，是常規壓裂工藝的重要補充，為油田持續措施上產提供了有效的技術保障；通過高含水或出砂套損井個性化封堵工藝技術的開展，形成了高含水或出砂套損井的個性化封堵及配套工藝，可為油田相類似套損井的封堵挖潛治理提供技術借鑒及參考；油層套管選擇性密封加固技術是針對現有補貼管及其密封加固工藝的不足，通過研制預制孔眼補貼管及高強度密封環，創新形成的一種新型密封加固工藝，對于油田開發后期，套損井不斷增多，產能接替不足，解決套損相鄰小層的“陪綁”原油損失問題，具有重要意義。