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摘要：随着社会的逐渐发展，人们对于石油的需求量越来越大，其中就会出现许多问题，尤其是油田的套管损坏问题。下面就油田套管的原因进行详细的分析，并且提出一些比较实用的修复工艺，比如说：通胀扩径、爆炸整形以及用水泥修补等，以便于提高油田套管的修复率。
关键词：油田套管；修复工艺；应用研究
随着勘探技术的不断发展，人们对于油田的开发工作不断深入，于是油田套管的损坏率也就随之升高，一旦油田套管的损坏率过度升高，就会严重影响油田的正常生产，降低生产效率，甚至造成不必要的浪费。举个例子，就江苏地区的油田而言，每年的套管损坏井就有180多口，其中套管破漏造成的井大约占有一半左右。
1、油田套管损坏的原因分析
其实在实际的生产过程中，油田套管井的损坏情况的原因有很多，下面就一些常见的几类原因进行分析和探讨。
1.1油田套管的质量太差
油田套管的质量差，是在油田套管在安装使用之后，由于其材料和加工工工艺等方面的原因，其强度和耐蚀性并不能满足实际过程的使用要求，承受不了实际液体流动和外部压力的作用，然后会导致油田套管的局部破裂和损坏。这种程度的损坏在实际的试压过程中能够体现出来，一旦在油田套管的较深的部分发现局部破损的话，在油田套管试压的时候会造成试压不稳定。再利用超声波检测出损坏的具体位置，以便于进行修复和填补。
1.2油田套管的地下水腐蚀作用
我们知道，油田套管的外壁一般都是由低碳钢材料或者是其他钢铁材料所组成，然后有的油田套管会在外部填上一层油漆以防止腐蚀。但是实际情况是由于油田的开采和勘探工作都是在地下深处进行，在使用油田套管的时候免不了要和周围的岩石以及土壤发生摩擦，摩擦之后的油田套管会失去最外层的保护膜。在另一方面，由于化学原电池效应，矿井中含水量较多，水里面的电解质含量丰富，这样就容易与材料中的碳组成化学原电池，铁作为阳极被急剧腐蚀生成红褐色的氧化铁，也就是我们平常见的铁锈。
1.3高压注水的物理作用
不同的地区开采石油的油田类型不同，部分地区的小断块低渗透油田，一般都是采用高压注水的形式进行开发，这样的做法有优点也有相应的坏处，优点很明显就是采集效率高，但是同时也会给地层应力造成大的变化，地层应力的变化直接施加在了油田套管外壁，引起油田套管的损坏甚至是断裂。另一个导致油田套管损坏的主要原因就是高压水的物理作用，在进行高压注水的时候，进行高压注水的一端为压力较高的高压层，而管道的另一端贴近油面，为低压层。根据流体力学的流动性原理和伯努利方程，高压一层会对于低压一层造成挤压力，挤压力会在切向扩散，也就是横向施加在了油田套管内壁，一旦施加的切向应力超过了油田套管固有的屈服极限，就会产生塑性变形，最后产生不可恢复的变形和破裂，从而造成了油田套管的损坏。
1.4周围岩石的影响
还是在油田的注水过程中容易产生的问题，一般油田套管的周围会有岩石或者是泥岩，在高压注水的作业时，注入的水非常容易到底部或者是周围的泥岩当中，一旦泥岩吸水之后，其性质和形状就会发生改变，产生移动和轴向应力，由于周围环境的复杂性，不可能在另一端施加一个相同的力来进行力学平衡，所以就会造成油田套管的外部受力不均匀，最后也会导致油田套管大的变形和损坏。
1.5修井作业的进行造成的影响
油田的油井非常容易产生问题，所以需要经常性的修复和加强以保证其安全性，但是在修井作业的同时，尤其是油井的强化作业时，会经常使得油田套管膨胀和收缩，各个部分不均匀受力和受压，一些压裂、酸化、胀管等等方面的问题也就会随之出现，从而加快了油田套管的损坏。
2、油田套管的修复技术
通过上面的分析可以看出来油田套管的损坏原因是多种多样的，下面就针对性的提出一些有效的方案进行油田套管的修复。
2.1通胀扩径
对于一些钻杆下的变形部分，会发生油田套管收缩的现象，使得油田套管的工作效率降低，为了使得油田套管回复其原来的形状，一般可以采用套管的整形工具，例如梨形胀管器和旋转震击式整形器等等。将这些工具与钻杆以下的变形部分相连接，通过加压的办法让油田套管发生变形，然后逐渐恢复至原来的尺寸大小。在进行通胀扩径的作业时，应该注意要按照从小到大的原则依次扩大外径，在扩大外径的时候不能一次扩大的太多，应为材料的屈服极限为定值，一旦超过这个值的话就会造成油田套管的外壁损坏。另一方面，为了防止卡钻事故的发生，外径尺寸最好一次扩大1.6mm左右。
2.2爆炸整形
爆炸整形的方式顾名思义，就是利用爆炸的方式来进行油田套管缩颈的部分的整修工作。不过这种方法一般都是适用于缩颈不是十分严重的油田套管。爆炸过程中会产生十分高的压力和强大的冲击力，利用这些外力可以使得油田套管缩颈的部分恢复原状。但是，虽然这种方式最大的优点就是操作简单，效率高，但是需要在操作之前对于缩颈的部分进行测量，测量出其最小的外径，并且发生变形的深度也要测量出来，以便于炸药能够准确地到达所需要修复的部分。
2.3挤水泥封堵
挤水泥封堵的方式也是比较常见的一种油田套管的修复方法，所谓的挤水泥封堵的方法是指那些没有发生缩颈和变形的部分，只是发生了损坏和裂纹以及破裂，这时候利用之前调节好的水泥，然后注射到油田套管发生缺陷的部分进行填补工作。这种方式的最大优点就是成本低，并且操作简单，不需要复杂的测量和估算。但是适用的范围却有很大的限制，只能适用于一些因为发生地下水腐蚀或者是应力腐蚀而造成的开裂和破裂的缺陷，并且这些缺陷不能位于太低的浅层，最好位于比较深的地层。
3、结束语
通过上面的油田管道修复工艺技术以及现场应用探究可以看出来：油田套管发生损坏的原因是多种多样的，主要有油田套管本身的质量问题、地下水的腐蚀问题、高压注水的压力问题以及周围的环境问题等等。然后针对于这些问题的解决方式也有一些，其中效率最高的就是爆炸整形，直接利用爆炸的方式使其恢复原来的形状；其次就是通胀扩径，利用工具使得缩颈部分恢复；最后是挤水泥封堵方式，利用水泥封住损坏部分。这些方式都能尽可能的提高油田套管的修复率。
参考文献：
[1]李继勇，王万鹏，陈辉等.渤海油田油水井套管損坏原因分析及修复[J].长江大学学报（自然版）理工上旬刊，2014，（8）：77-80.
[2]陈辉，金鑫，王振海等.油水井套管损坏原因与修复技术研究[J].科技经济导刊，2016，（7）：97.
[3]林莉莉.大港油田油水井套管变形损坏规律与修复研究[J].中外能源，2014，19（6）：56-59.
（作者单位：克拉玛依市新友井下工程有限责任公司）
关键词：油田套管；修复工艺；应用研究
随着勘探技术的不断发展，人们对于油田的开发工作不断深入，于是油田套管的损坏率也就随之升高，一旦油田套管的损坏率过度升高，就会严重影响油田的正常生产，降低生产效率，甚至造成不必要的浪费。举个例子，就江苏地区的油田而言，每年的套管损坏井就有180多口，其中套管破漏造成的井大约占有一半左右。
1、油田套管损坏的原因分析
其实在实际的生产过程中，油田套管井的损坏情况的原因有很多，下面就一些常见的几类原因进行分析和探讨。
1.1油田套管的质量太差
油田套管的质量差，是在油田套管在安装使用之后，由于其材料和加工工工艺等方面的原因，其强度和耐蚀性并不能满足实际过程的使用要求，承受不了实际液体流动和外部压力的作用，然后会导致油田套管的局部破裂和损坏。这种程度的损坏在实际的试压过程中能够体现出来，一旦在油田套管的较深的部分发现局部破损的话，在油田套管试压的时候会造成试压不稳定。再利用超声波检测出损坏的具体位置，以便于进行修复和填补。
1.2油田套管的地下水腐蚀作用
我们知道，油田套管的外壁一般都是由低碳钢材料或者是其他钢铁材料所组成，然后有的油田套管会在外部填上一层油漆以防止腐蚀。但是实际情况是由于油田的开采和勘探工作都是在地下深处进行，在使用油田套管的时候免不了要和周围的岩石以及土壤发生摩擦，摩擦之后的油田套管会失去最外层的保护膜。在另一方面，由于化学原电池效应，矿井中含水量较多，水里面的电解质含量丰富，这样就容易与材料中的碳组成化学原电池，铁作为阳极被急剧腐蚀生成红褐色的氧化铁，也就是我们平常见的铁锈。
1.3高压注水的物理作用
不同的地区开采石油的油田类型不同，部分地区的小断块低渗透油田，一般都是采用高压注水的形式进行开发，这样的做法有优点也有相应的坏处，优点很明显就是采集效率高，但是同时也会给地层应力造成大的变化，地层应力的变化直接施加在了油田套管外壁，引起油田套管的损坏甚至是断裂。另一个导致油田套管损坏的主要原因就是高压水的物理作用，在进行高压注水的时候，进行高压注水的一端为压力较高的高压层，而管道的另一端贴近油面，为低压层。根据流体力学的流动性原理和伯努利方程，高压一层会对于低压一层造成挤压力，挤压力会在切向扩散，也就是横向施加在了油田套管内壁，一旦施加的切向应力超过了油田套管固有的屈服极限，就会产生塑性变形，最后产生不可恢复的变形和破裂，从而造成了油田套管的损坏。
1.4周围岩石的影响
还是在油田的注水过程中容易产生的问题，一般油田套管的周围会有岩石或者是泥岩，在高压注水的作业时，注入的水非常容易到底部或者是周围的泥岩当中，一旦泥岩吸水之后，其性质和形状就会发生改变，产生移动和轴向应力，由于周围环境的复杂性，不可能在另一端施加一个相同的力来进行力学平衡，所以就会造成油田套管的外部受力不均匀，最后也会导致油田套管大的变形和损坏。
1.5修井作业的进行造成的影响
油田的油井非常容易产生问题，所以需要经常性的修复和加强以保证其安全性，但是在修井作业的同时，尤其是油井的强化作业时，会经常使得油田套管膨胀和收缩，各个部分不均匀受力和受压，一些压裂、酸化、胀管等等方面的问题也就会随之出现，从而加快了油田套管的损坏。
2、油田套管的修复技术
通过上面的分析可以看出来油田套管的损坏原因是多种多样的，下面就针对性的提出一些有效的方案进行油田套管的修复。
2.1通胀扩径
对于一些钻杆下的变形部分，会发生油田套管收缩的现象，使得油田套管的工作效率降低，为了使得油田套管回复其原来的形状，一般可以采用套管的整形工具，例如梨形胀管器和旋转震击式整形器等等。将这些工具与钻杆以下的变形部分相连接，通过加压的办法让油田套管发生变形，然后逐渐恢复至原来的尺寸大小。在进行通胀扩径的作业时，应该注意要按照从小到大的原则依次扩大外径，在扩大外径的时候不能一次扩大的太多，应为材料的屈服极限为定值，一旦超过这个值的话就会造成油田套管的外壁损坏。另一方面，为了防止卡钻事故的发生，外径尺寸最好一次扩大1.6mm左右。
2.2爆炸整形
爆炸整形的方式顾名思义，就是利用爆炸的方式来进行油田套管缩颈的部分的整修工作。不过这种方法一般都是适用于缩颈不是十分严重的油田套管。爆炸过程中会产生十分高的压力和强大的冲击力，利用这些外力可以使得油田套管缩颈的部分恢复原状。但是，虽然这种方式最大的优点就是操作简单，效率高，但是需要在操作之前对于缩颈的部分进行测量，测量出其最小的外径，并且发生变形的深度也要测量出来，以便于炸药能够准确地到达所需要修复的部分。
2.3挤水泥封堵
挤水泥封堵的方式也是比较常见的一种油田套管的修复方法，所谓的挤水泥封堵的方法是指那些没有发生缩颈和变形的部分，只是发生了损坏和裂纹以及破裂，这时候利用之前调节好的水泥，然后注射到油田套管发生缺陷的部分进行填补工作。这种方式的最大优点就是成本低，并且操作简单，不需要复杂的测量和估算。但是适用的范围却有很大的限制，只能适用于一些因为发生地下水腐蚀或者是应力腐蚀而造成的开裂和破裂的缺陷，并且这些缺陷不能位于太低的浅层，最好位于比较深的地层。
3、结束语
通过上面的油田管道修复工艺技术以及现场应用探究可以看出来：油田套管发生损坏的原因是多种多样的，主要有油田套管本身的质量问题、地下水的腐蚀问题、高压注水的压力问题以及周围的环境问题等等。然后针对于这些问题的解决方式也有一些，其中效率最高的就是爆炸整形，直接利用爆炸的方式使其恢复原来的形状；其次就是通胀扩径，利用工具使得缩颈部分恢复；最后是挤水泥封堵方式，利用水泥封住损坏部分。这些方式都能尽可能的提高油田套管的修复率。
参考文献：
[1]李继勇，王万鹏，陈辉等.渤海油田油水井套管損坏原因分析及修复[J].长江大学学报（自然版）理工上旬刊，2014，（8）：77-80.
[2]陈辉，金鑫，王振海等.油水井套管损坏原因与修复技术研究[J].科技经济导刊，2016，（7）：97.
[3]林莉莉.大港油田油水井套管变形损坏规律与修复研究[J].中外能源，2014，19（6）：56-59.
（作者单位：克拉玛依市新友井下工程有限责任公司）