论文部分内容阅读
[摘要]随着油田注水开发的进行，洗油效率的降低，需要提升泵压来满足注采比的要求；为了稳产，油井措施难度的增加，补孔及强采作业的实施促使油水井套损问题日益严重。油水井套损油水井套损坏问题不仅直接影响油田稳产，还制约着油田经济效益的提高，一直困扰着油田的开发。针对如何降低套管损坏这一问题，本文简要分析了油水井套损坏的类型，并结合根据套损产生的原因，对套损的防治对策进行了分析。
[关键词]套损
稳产
对策
油水井套损问题，不仅造成了注采井网的破坏，导致注采的失衡，还直接影响油田的稳产，已成为油田开发过程中亟需解决的问题。当前井套损坏可大致分为变形、错断以及腐蚀穿孔等类型。而引发套管损坏的因素主要包括地质构造应力、工程技术以及腐蚀因素三大类，这其中的地质构造力及“强注、强采”形成的套管内外压差的增大是引起套管损坏的最主要两个因素。根据套损产生的机理，采取有效的预防措施降低套管损坏的影响，对于油气藏的开发具有重要意义。
1油水井套损的类型
1.1套管变形
套管长期受注采压差的影响，在水平地应力的作用下，地层的滑移会使套管在多个方向上收到水平力的剪切，造成套管的多点变形，这一类型的变形在全部的变形井中占有很大比重；受水侵作用的影响，岩层会发生膨胀，出现相对滑移，进而剪切套管，造成套管轴向上发生弯曲变形。
1.2腐蚀破裂
套管局部位置由于受地表浅水电化学反应的长期作用，或因丝扣密封性不良，造成套管因腐蚀出现穿孔，受腐蚀位置在注采压差以及压力过高的情况下发生破裂，套管腐蚀破裂问题多出现在油层顶部的套管。
1.3径向内凹变形
套管局部强度较差，固井存在质量问题，套管长期受注采压差的作用，会在局部位置发生缩径，造成套管径向上出现椭圆形的内凹变形。
1.4非坍塌型错断
受水侵作用的影响，岩体膨胀、滑移，当岩体的滑移速度大于30mm/a时，套管会发生纵向错断，套管的上下部分会出现横向位移。套管受拉伸载荷以及套管收缩力的影响，会出现横向上的错断，套管会在断点位置发生纵向位移。
2套管损坏的原因分析
造成套管损坏的因素主要包括地质、工程技术以及腐蚀因素三大类，这其中的地质构造应力及“强注、强采”形成的套管内外压差的增大是引起套管损坏的最主要因素。
2.1地质因素
地质因素是引起套管损坏的重要原因，主要包括地质构造力，泥岩膨胀、蠕动，岩层移动以及断层活动等方面。
2.1.1泥岩膨胀和蠕变
岩体自身具有蠕变特征，不同种类的岩体，蠕变的类型不同，蠕变的过程也各不相同。泥岩中的粘土矿物在遇水后会发生膨胀、蠕动，产生作用于套管的剪切应力，导致套管承受的外部负荷不断增大，当套管的外部负荷超过套管的抗压强度时，套管受剪切应力的作用会被挤压甚至出现错断。
2.1.2围岩压力
油井井眼围岩在开钻后会出现临空面，导致岩层的平衡状态的破坏。当应力集中位置超过其屈服极限时，就会发生塑性变形，这种变形会受到套管的限制，而套管同时会因围岩的反作用力而发生变形损坏。
2.1.3断层活动
受断层滑坡、地震等地质活动的影响，断层区间压力处于不平衡的状态，会引发岩层之间水窜现象，在泥岩层中发生断层的情况下，将会导致套管受力不稳定，使得套管发生变形损坏，沿断层面地层移动会出现大范围的套管损坏现象。
2.2工程技术因素
2.2.1注水压力
随着油田注水开发的进行，洗油效率的降低，需要提高注采比来满足油田的稳产，导致注水泵压逐渐提升甚至接近或超过地层破裂压力，导致套管内外压差逐渐增大，应力失衡导致套管变形。
2.2.2固井质量
当多数油井在固井时，水泥返浆高度不够，当卸下顶连接时，会出现套管的下沉变形。固井的质量问题，导致注水窜入泥岩，造成泥岩的膨胀，套管受岩层作用力挤压产生套损；很多固井段呈环饼装，直接导致套管固井段与非固井短的应力差，在采油、注水过程中产生的一些附加外力作用下产生套管损坏。
2.2.3采油工艺
油田开发过程中，注水井在进行注水以及压裂操作时，产生的压差作用于套管内壁，进行放喷作业时，压差又作用于套管的外壁上，套管受两种压差反复作用的影响发生变形破裂。
2.2.4补孔作业
油田稳产难度越来越大，措施难度也越来越高，高密度射孔及原层补孔被很多油田所采用，这直接导致油井套管深孔段抗压强度的减弱，导致油井套损的产生。
2.2.3腐蚀因素
套管腐蚀主要是指含有的CO2、H2S等腐蚀性气体以及地层水与注入水中含有的腐蚀介质与油水井套中铁元素发生化学发应，引起管体腐蚀。发生套管腐蚀的条件主要包括一定的压力、温度、亚铁离子浓度以及还原菌作用等因素。腐蚀因素引发的套损主要有上部套管破漏、射孔层段套管腐蚀穿孔两种表现形式。
3套管损坏的防治措施
3.1提高固井质量
在进行套管管柱设计时，要充分考虑注采压力、地应力等相关因素，结合地质特性（及地层渗透率孔隙度变化）对套管的受力情况进行科学分析，按照套管實际变形规律与可能的破坏方式进行结构设计。固井时选择高强度的优质水，保证水泥的凝固质量，按照合理的注水泥参数进行配比，同时采用有效的注水泥设备，加强对固井质量的检查，提高固井质量。
3.2选择合适的防砂方法
注重油井的先期防砂，加强对井筒附近油层的保护，避免亏空带的产生，保持油层对上方岩层的支撑，对于已出砂的油水井通过颗粒化学防砂的方法，恢复油层的支撑力，避免因亏空引起上覆岩层的应力集中。
3.3维持合理的注采压差
油田开发过程中适时、适量、合理注水，使空隙压力保持在合理状态，实现油田不同区块压力的基本平衡，减少注采压差变化引起的套管损坏。
3.4改善套管的抗挤强度
套管抗挤强度可通过加强套管的检测、保护，改善射孔工艺，改进套管设计等方法得到提高；此外，厚壁套管、双层组合套管等高强度套管的合理使用也可提高套管的抗挤强度。
[关键词]套损
稳产
对策
油水井套损问题，不仅造成了注采井网的破坏，导致注采的失衡，还直接影响油田的稳产，已成为油田开发过程中亟需解决的问题。当前井套损坏可大致分为变形、错断以及腐蚀穿孔等类型。而引发套管损坏的因素主要包括地质构造应力、工程技术以及腐蚀因素三大类，这其中的地质构造力及“强注、强采”形成的套管内外压差的增大是引起套管损坏的最主要两个因素。根据套损产生的机理，采取有效的预防措施降低套管损坏的影响，对于油气藏的开发具有重要意义。
1油水井套损的类型
1.1套管变形
套管长期受注采压差的影响，在水平地应力的作用下，地层的滑移会使套管在多个方向上收到水平力的剪切，造成套管的多点变形，这一类型的变形在全部的变形井中占有很大比重；受水侵作用的影响，岩层会发生膨胀，出现相对滑移，进而剪切套管，造成套管轴向上发生弯曲变形。
1.2腐蚀破裂
套管局部位置由于受地表浅水电化学反应的长期作用，或因丝扣密封性不良，造成套管因腐蚀出现穿孔，受腐蚀位置在注采压差以及压力过高的情况下发生破裂，套管腐蚀破裂问题多出现在油层顶部的套管。
1.3径向内凹变形
套管局部强度较差，固井存在质量问题，套管长期受注采压差的作用，会在局部位置发生缩径，造成套管径向上出现椭圆形的内凹变形。
1.4非坍塌型错断
受水侵作用的影响，岩体膨胀、滑移，当岩体的滑移速度大于30mm/a时，套管会发生纵向错断，套管的上下部分会出现横向位移。套管受拉伸载荷以及套管收缩力的影响，会出现横向上的错断，套管会在断点位置发生纵向位移。
2套管损坏的原因分析
造成套管损坏的因素主要包括地质、工程技术以及腐蚀因素三大类，这其中的地质构造应力及“强注、强采”形成的套管内外压差的增大是引起套管损坏的最主要因素。
2.1地质因素
地质因素是引起套管损坏的重要原因，主要包括地质构造力，泥岩膨胀、蠕动，岩层移动以及断层活动等方面。
2.1.1泥岩膨胀和蠕变
岩体自身具有蠕变特征，不同种类的岩体，蠕变的类型不同，蠕变的过程也各不相同。泥岩中的粘土矿物在遇水后会发生膨胀、蠕动，产生作用于套管的剪切应力，导致套管承受的外部负荷不断增大，当套管的外部负荷超过套管的抗压强度时，套管受剪切应力的作用会被挤压甚至出现错断。
2.1.2围岩压力
油井井眼围岩在开钻后会出现临空面，导致岩层的平衡状态的破坏。当应力集中位置超过其屈服极限时，就会发生塑性变形，这种变形会受到套管的限制，而套管同时会因围岩的反作用力而发生变形损坏。
2.1.3断层活动
受断层滑坡、地震等地质活动的影响，断层区间压力处于不平衡的状态，会引发岩层之间水窜现象，在泥岩层中发生断层的情况下，将会导致套管受力不稳定，使得套管发生变形损坏，沿断层面地层移动会出现大范围的套管损坏现象。
2.2工程技术因素
2.2.1注水压力
随着油田注水开发的进行，洗油效率的降低，需要提高注采比来满足油田的稳产，导致注水泵压逐渐提升甚至接近或超过地层破裂压力，导致套管内外压差逐渐增大，应力失衡导致套管变形。
2.2.2固井质量
当多数油井在固井时，水泥返浆高度不够，当卸下顶连接时，会出现套管的下沉变形。固井的质量问题，导致注水窜入泥岩，造成泥岩的膨胀，套管受岩层作用力挤压产生套损；很多固井段呈环饼装，直接导致套管固井段与非固井短的应力差，在采油、注水过程中产生的一些附加外力作用下产生套管损坏。
2.2.3采油工艺
油田开发过程中，注水井在进行注水以及压裂操作时，产生的压差作用于套管内壁，进行放喷作业时，压差又作用于套管的外壁上，套管受两种压差反复作用的影响发生变形破裂。
2.2.4补孔作业
油田稳产难度越来越大，措施难度也越来越高，高密度射孔及原层补孔被很多油田所采用，这直接导致油井套管深孔段抗压强度的减弱，导致油井套损的产生。
2.2.3腐蚀因素
套管腐蚀主要是指含有的CO2、H2S等腐蚀性气体以及地层水与注入水中含有的腐蚀介质与油水井套中铁元素发生化学发应，引起管体腐蚀。发生套管腐蚀的条件主要包括一定的压力、温度、亚铁离子浓度以及还原菌作用等因素。腐蚀因素引发的套损主要有上部套管破漏、射孔层段套管腐蚀穿孔两种表现形式。
3套管损坏的防治措施
3.1提高固井质量
在进行套管管柱设计时，要充分考虑注采压力、地应力等相关因素，结合地质特性（及地层渗透率孔隙度变化）对套管的受力情况进行科学分析，按照套管實际变形规律与可能的破坏方式进行结构设计。固井时选择高强度的优质水，保证水泥的凝固质量，按照合理的注水泥参数进行配比，同时采用有效的注水泥设备，加强对固井质量的检查，提高固井质量。
3.2选择合适的防砂方法
注重油井的先期防砂，加强对井筒附近油层的保护，避免亏空带的产生，保持油层对上方岩层的支撑，对于已出砂的油水井通过颗粒化学防砂的方法，恢复油层的支撑力，避免因亏空引起上覆岩层的应力集中。
3.3维持合理的注采压差
油田开发过程中适时、适量、合理注水，使空隙压力保持在合理状态，实现油田不同区块压力的基本平衡，减少注采压差变化引起的套管损坏。
3.4改善套管的抗挤强度
套管抗挤强度可通过加强套管的检测、保护，改善射孔工艺，改进套管设计等方法得到提高；此外，厚壁套管、双层组合套管等高强度套管的合理使用也可提高套管的抗挤强度。