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[摘 要]随着油田开发的不断深化和强化采油措施的实施，地层流体场和压力场发生了显著的变化，各种因素导致套管技术状况不断劣化，出现了变形、破裂、穿孔、错断等套管损坏问题。套管损坏会引起注采井网失调、剩余储量难以采出等问题，对油田持续稳产带来了严重威胁，一度成为包括大庆油田在内的各大油田面临的重要问题。为此本对套损井的成因进行了分析，并以此为依据对套损井综合治理工艺技术进行了总结。
[关键词]油田；套损井；综合治理；套损修复
中图分类号：TE358 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）31-0251-01
0 引言
当前，大庆油田正在“原油产量稳产在4000万吨台阶上在稳上若干年”的新征程上奋力前行，新的征程面临着新的挑战，尤其是随着油田进入中后期阶段，为实现原油稳产，各项强化采油措施广泛实施，导致地层流体场和压力场发生了显著的变化，各种因素导致套管技术状况不断劣化，出现了变形、破裂、穿孔、错断等套管损坏问题，而且从包括大庆油田在内的各大油田套损井统计数据显示，套损井数量和套损程度呈同步增长趋势。套管损坏会引起注采井网失调、剩余储量难以采出等问题，对油水井的正常生产造成消极影响，严重时还有可能直接导致油水井报废，对油田持续稳产带来了严重威胁。而由于受井下条件限制，给套管修复带来了很多困难，一度成为包括大庆油田在内的各大油田面临的重要问题。
1、 套损井成因分析
1.1 固井质量不合格固井质量不合格主要表现在两个方面：一是套管外水泥浆返高不够，当卸下联顶接之后，套管会出现下沉现象而导致变形；二是固井封固段质量不达标，导致注入水窜入泥岩层而使泥岩吸水膨胀，挤压套管造成套管变形或损坏；三是固井水泥浆候凝时放热不均匀而产生不均匀的轴向应力，导致套管变形破裂。
1.2 电化学腐蚀套管局部因受地表浅水电化学反应的长时间作用，或者由于丝扣密封性能不达标，而造成套管因电化学腐蚀而出现穿孔，受腐蚀位置在注采压差以及高压作用下发生破裂损坏，套管电化学腐蚀大多出现油层顶部的套管。主要有三类：一是溶解氧引起的腐蚀。二是的腐蚀；三是硫化氢对的腐蚀。
1.3 高压注水
首先，油层注水会使油层的孔隙压力提高，尤其是高压注水以后会使地应力集中于井壁上而引起套管变形。其次，在注水压力的作用下会使岩石的抗剪切强度减弱，使其因剪切而破裂，破裂后的底层在注采压差的作用下，会从注水井向采油井滑移，而处于滑移底层中的套管闭环会被推挤而变形，这类变形一般为弯曲或剪切破坏。另外，注水压力还会使岩石的摩擦角减小，造成倾斜的底层产生滑移而导致套管损坏。如图1为注水压力与套损井数量之间的关系图。
图1 套损井数量与注水压力关系图
从图可以看出，当注入压力高于3.4 MPa时，套损井明显增多，可见高压注水是造成套管损坏的重要原因之一。
1.4 泥岩吸水蠕变
地下底层存在着吸水性较强的泥岩碎裂带，当注水强度过大时，部分注入水在孔隙或裂缝中渗透进入泥岩碎裂带，泥岩吸水会发生软化，导致成岩的胶结力逐渐消失，由刚性向塑性转化发生蠕变，进而在井眼周围产生非均匀应力分布，对套管形成挤压，导致套管产生形变。
1.5 井下作业
随着油田开发的深入，各类强化采油措施频繁实施，如修井、压裂、补孔、热洗井、酸化等，这些措施在提高采收率的同时会导致井筒附近处于高温、高压和强腐蚀性化学制剂的侵害之下，最终会导致套管损坏。
1.6 其他原因
除以上导致套管破坏的原因外，还有诸多地质方面的因素，比如油层压实、地质断层蠕动、地壳运动或地震、套管质量不达标、井眼不规则等。
3 套损井综合治理工艺技术
3.1小通径套损井扩径工艺技术
打开套管损坏部位的通道是实施打捞、密封加固、取换套和报废等修井措施的基础，而原有的冲胀整形技术对于通径φ70mm 以下套损井成功率很低，小通径（φ40—φ70mm）套损井打通道更成为修井中的一项难题。大庆油田经过技术攻关，形成了适应大庆油田套损形态和特征的机械打通道技术。机械打通道技术中主要采用的修井工具有偏心胀管器、顿击器、活动式导引磨鞋、复式磨铣筒、滚动扶正器、钻压控制器、活动肘节、探针式铣锥以及滚珠整形器等9种，再配合6种修井钻具组合以及相应的施工工艺，几年来，该项技术在大庆油田的推广应用中，通过不断完善打通道工艺方法，改进顿击头的材质，设计找偏磨铣筒，优选合适的工艺参数，形成了较为完善的通径 40 mm以上的非坍塌型套损井扩径工艺技术。
3.2密封加固技术
为修复套损井，大庆油田推广应用了φ101.6mm 液压密封加固技术，对提高修井质量起到了重要的作用。但由于加固井段内通径只有φ101.6mm，无法进行分层注采及改造，修复后再利用水平低。为解决这一问题，先后研究了φ108mm 密封加固技术和膨胀管加固技术。φ108mm 密封加固技术加固管内通径达φ108mm，而膨胀管加固技术其内通径可达∮110mm。两种加固技术加固后内承压均大于 20Mpa，密封性强；可使用φ100mm 封隔器进行分采分注，并可以对套损井可进行压裂改造，提高了套损井再利用水平。
（1）φ108mm 密封加固技术
（2）膨胀管加固技术
3.3段铣扩径技术
针对修复难度大的大段套管弯曲变形和错断口与落鱼平齐的套损井，研究开发了弯曲井段扩铣技术和错断井段铣技术。
（1）弯曲井段扩铣技术
采用可以连接铣锥等磨铣工具扩径铣刀，该铣刀下端为 4个扩铣刀片，刀片上镶焊有纽扣合金和 YD合金，其最大外径为118 mm，施工时，在循环液的压差作用下铣刀刀片会呈张开状，张开后直径能达到 124～127mm，并可以根据需要进行调整，这样就能够将套管弯曲部位的井径扩大至124～ 127mm，使其基本恢复原来的井径，从而达到修复套管弯曲损坏井的目的。
（2）错断井段铣技术
主要以组合式凹底铣鞋为工具，该工具的凹底铣鞋相邻处有 4个， 铣鞋和段铣刀片上均都镶焊有纽扣合金和 YD合金，其最大外径为 118 mm；施工时，在循环液的压差作用下刀片会张开，张开后外径可达168 mm，当压力撤消后恢复原状。采用该工具可以将套管错断部位的井径扩大至 168mm，而且对落鱼也能进行同步磨铣，具有较好的现场应用价值。
4 结束语
随着大庆油田进入开发中后期阶段，套损井的数量呈现出逐年增加趋势，而且套损程度越来越严重，套损形态上往往也表现为多种损坏类别和多处套损，由于导致套管损坏的原因是多方面的，因此在选择修井技术上，要根据套损井实际特点，在弄清原因、分门别类的基础上开展综合治理工作，才能收到好的效果。
参考文献
[1] 关松.油水井套损检测技术分析与评价[J].石油仪器，2010，（ 04）.
[2] 装桂红，纪佑军.油水井套损的地质因素分析[J]. 武汉工业学院学报，2009，（09）.
[关键词]油田；套损井；综合治理；套损修复
中图分类号：TE358 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）31-0251-01
0 引言
当前，大庆油田正在“原油产量稳产在4000万吨台阶上在稳上若干年”的新征程上奋力前行，新的征程面临着新的挑战，尤其是随着油田进入中后期阶段，为实现原油稳产，各项强化采油措施广泛实施，导致地层流体场和压力场发生了显著的变化，各种因素导致套管技术状况不断劣化，出现了变形、破裂、穿孔、错断等套管损坏问题，而且从包括大庆油田在内的各大油田套损井统计数据显示，套损井数量和套损程度呈同步增长趋势。套管损坏会引起注采井网失调、剩余储量难以采出等问题，对油水井的正常生产造成消极影响，严重时还有可能直接导致油水井报废，对油田持续稳产带来了严重威胁。而由于受井下条件限制，给套管修复带来了很多困难，一度成为包括大庆油田在内的各大油田面临的重要问题。
1、 套损井成因分析
1.1 固井质量不合格固井质量不合格主要表现在两个方面：一是套管外水泥浆返高不够，当卸下联顶接之后，套管会出现下沉现象而导致变形；二是固井封固段质量不达标，导致注入水窜入泥岩层而使泥岩吸水膨胀，挤压套管造成套管变形或损坏；三是固井水泥浆候凝时放热不均匀而产生不均匀的轴向应力，导致套管变形破裂。
1.2 电化学腐蚀套管局部因受地表浅水电化学反应的长时间作用，或者由于丝扣密封性能不达标，而造成套管因电化学腐蚀而出现穿孔，受腐蚀位置在注采压差以及高压作用下发生破裂损坏，套管电化学腐蚀大多出现油层顶部的套管。主要有三类：一是溶解氧引起的腐蚀。二是的腐蚀；三是硫化氢对的腐蚀。
1.3 高压注水
首先，油层注水会使油层的孔隙压力提高，尤其是高压注水以后会使地应力集中于井壁上而引起套管变形。其次，在注水压力的作用下会使岩石的抗剪切强度减弱，使其因剪切而破裂，破裂后的底层在注采压差的作用下，会从注水井向采油井滑移，而处于滑移底层中的套管闭环会被推挤而变形，这类变形一般为弯曲或剪切破坏。另外，注水压力还会使岩石的摩擦角减小，造成倾斜的底层产生滑移而导致套管损坏。如图1为注水压力与套损井数量之间的关系图。
图1 套损井数量与注水压力关系图
从图可以看出，当注入压力高于3.4 MPa时，套损井明显增多，可见高压注水是造成套管损坏的重要原因之一。
1.4 泥岩吸水蠕变
地下底层存在着吸水性较强的泥岩碎裂带，当注水强度过大时，部分注入水在孔隙或裂缝中渗透进入泥岩碎裂带，泥岩吸水会发生软化，导致成岩的胶结力逐渐消失，由刚性向塑性转化发生蠕变，进而在井眼周围产生非均匀应力分布，对套管形成挤压，导致套管产生形变。
1.5 井下作业
随着油田开发的深入，各类强化采油措施频繁实施，如修井、压裂、补孔、热洗井、酸化等，这些措施在提高采收率的同时会导致井筒附近处于高温、高压和强腐蚀性化学制剂的侵害之下，最终会导致套管损坏。
1.6 其他原因
除以上导致套管破坏的原因外，还有诸多地质方面的因素，比如油层压实、地质断层蠕动、地壳运动或地震、套管质量不达标、井眼不规则等。
3 套损井综合治理工艺技术
3.1小通径套损井扩径工艺技术
打开套管损坏部位的通道是实施打捞、密封加固、取换套和报废等修井措施的基础，而原有的冲胀整形技术对于通径φ70mm 以下套损井成功率很低，小通径（φ40—φ70mm）套损井打通道更成为修井中的一项难题。大庆油田经过技术攻关，形成了适应大庆油田套损形态和特征的机械打通道技术。机械打通道技术中主要采用的修井工具有偏心胀管器、顿击器、活动式导引磨鞋、复式磨铣筒、滚动扶正器、钻压控制器、活动肘节、探针式铣锥以及滚珠整形器等9种，再配合6种修井钻具组合以及相应的施工工艺，几年来，该项技术在大庆油田的推广应用中，通过不断完善打通道工艺方法，改进顿击头的材质，设计找偏磨铣筒，优选合适的工艺参数，形成了较为完善的通径 40 mm以上的非坍塌型套损井扩径工艺技术。
3.2密封加固技术
为修复套损井，大庆油田推广应用了φ101.6mm 液压密封加固技术，对提高修井质量起到了重要的作用。但由于加固井段内通径只有φ101.6mm，无法进行分层注采及改造，修复后再利用水平低。为解决这一问题，先后研究了φ108mm 密封加固技术和膨胀管加固技术。φ108mm 密封加固技术加固管内通径达φ108mm，而膨胀管加固技术其内通径可达∮110mm。两种加固技术加固后内承压均大于 20Mpa，密封性强；可使用φ100mm 封隔器进行分采分注，并可以对套损井可进行压裂改造，提高了套损井再利用水平。
（1）φ108mm 密封加固技术
（2）膨胀管加固技术
3.3段铣扩径技术
针对修复难度大的大段套管弯曲变形和错断口与落鱼平齐的套损井，研究开发了弯曲井段扩铣技术和错断井段铣技术。
（1）弯曲井段扩铣技术
采用可以连接铣锥等磨铣工具扩径铣刀，该铣刀下端为 4个扩铣刀片，刀片上镶焊有纽扣合金和 YD合金，其最大外径为118 mm，施工时，在循环液的压差作用下铣刀刀片会呈张开状，张开后直径能达到 124～127mm，并可以根据需要进行调整，这样就能够将套管弯曲部位的井径扩大至124～ 127mm，使其基本恢复原来的井径，从而达到修复套管弯曲损坏井的目的。
（2）错断井段铣技术
主要以组合式凹底铣鞋为工具，该工具的凹底铣鞋相邻处有 4个， 铣鞋和段铣刀片上均都镶焊有纽扣合金和 YD合金，其最大外径为 118 mm；施工时，在循环液的压差作用下刀片会张开，张开后外径可达168 mm，当压力撤消后恢复原状。采用该工具可以将套管错断部位的井径扩大至 168mm，而且对落鱼也能进行同步磨铣，具有较好的现场应用价值。
4 结束语
随着大庆油田进入开发中后期阶段，套损井的数量呈现出逐年增加趋势，而且套损程度越来越严重，套损形态上往往也表现为多种损坏类别和多处套损，由于导致套管损坏的原因是多方面的，因此在选择修井技术上，要根据套损井实际特点，在弄清原因、分门别类的基础上开展综合治理工作，才能收到好的效果。
参考文献
[1] 关松.油水井套损检测技术分析与评价[J].石油仪器，2010，（ 04）.
[2] 装桂红，纪佑军.油水井套损的地质因素分析[J]. 武汉工业学院学报，2009，（09）.