油水井套管的损坏机理和防治对策研究

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油水井套管的损坏机理和防治对策研究宋时权黎亮。李晶晶，洋洋，,于(. 1长江大学石油工程学院，湖北荆州 4 42;.国石化江汉油田钻井公司， 3032中湖北潜江 4 32) 3 1 1

摘要：随着油田开发时间的不断延长，发方案的不断调整，开由于不同的地质，程和管理条件，工 油水井套管技术状况逐渐变差，甚至损坏，油田不能正常生产，使影响了油田的稳产。别是现在越来越特多的采油措施不断应用于生产，:如酸化、裂、压高压注水等，虽然取得了一定的成效，同时也使套管工但作环境恶化，使套管受到的损坏不断增加。因此对套管损坏机理开展研究，并在此基础上搜集不同开发方式的套管损坏预防措施和防治办法，油田的生产有实践意义。对

本文通过大量的文献调研，套管的损坏原因入手，整体上全面地、从从系统地进一步认识套管损坏机理并在此基础上找到相应的预防措施和治理办法。 关键词：管损坏；应力；水压力；裂压力；防措施套地注破预

随着油田开采到中后期，套管损坏问题愈来愈突出，套管损坏已成为困扰原油开采的一大难题。油水井套管的大量损坏，大削弱了油田稳产的基础。大 根据国内外的资料统计，目前井下套管的损坏类型大致可分为变形、错断、破坏和腐蚀穿孔等。造成套管损坏的原因很多，本上分为三大因素：质构造基地应力因素、工程技术因素和腐蚀因素，在这三大因素中地质构造应力产生的套管损坏是主要因素。 因此，正确了解有关套管损坏的因素和机理，得出适用于生产实际的套管损坏的预防措施，有较具强的理论和实际意义，时是对当前我国油气藏的同开发和进一步开采具有重大的经济意义。 1套管损坏的类型及其特点套管损坏的类型一般来说主要有两种：套管变形和套管漏失。其中套管变形又可分为套管弯曲和套管缩径。管漏失则分为套管破裂、断、孔、套错穿套窜。通过大量的文献显示：管损坏一般在射孔井段套内和在水泥返高到生产井段之间较为集中。

大部分油水井都处在断层附近或地层倾角大的区块，些这地方容易移动，套管受到不均匀载荷，成套管损使造坏，因此套管损坏在这些地方机率较大[。 1] 2管损坏机理的研究套管损坏主要是由地质因素、程因素及腐蚀工因素等三大因素造成的。2 1套管损坏的地质因素 .

①泥岩膨胀和蠕变，盐岩蠕变[‘] 岩石有蠕变和应力松弛的特征，石种类不同，岩 其蠕变种类也不同，相应的蠕变程度也不同，即使在自然地质条件下，岩石也会发生蠕变。泥岩中的粘土矿物尤其是蒙脱石、利石、岭石，们遇水会膨伊高它胀并发生蠕动，由于套管阻止了这种蠕变和膨胀，对套管产生剪切应力。这就使套管外部负荷增加，随着时间的推移，负荷会增大，该当套管的抗压强度低于该外部的负荷时，套管就会被挤压、挤扁甚至错断。 ②围岩压力钻后，眼周围的岩石中出现了临空面，来的井原平衡状态遭到了破坏。当应力集中处的应力达到围岩的屈服极限，就有塑性变形发生，这种变形受到套管和套管外水泥壳的限制，同时套管也受到围岩的反作用而产生套管变形损坏。 , ③断层活动、现代地壳运动、地震和滑坡断层的存在，成断层区间压力的不平衡，造使岩层之间发生水窜，在泥膏盐层与断层共存的情况下， 将使套管的受力不稳定，导致套管变形损坏。 断层的活动是由很多方面的因素引起的，沿断层层面地层移动造成油层套管大量损坏。 2 2套管损坏的工程因素 .①注水注入水引起套管变形。油层注水后，油层孔隙压力普遍提高，水使地应力集中于几井壁上，起套注引管变形，种情况变形一般呈椭圆形。水压力减小此注了岩石的抗剪切强度，增加了注采压差，使岩石受剪切而破裂。破裂地层在注采压差推动下，注水井向从

地质因素是造成套管损坏的主要原因，包括它

构造应力、层间滑动、泥岩膨胀、盐岩层蠕动、油层出 砂、地面下沉及油层压实等。收稿日期：0 8 1 2 2 0—0—1

作者简介：时权 (9 5 )男，北成宁人，0 6年毕业于长江大学石油工程专业，为在读研究生。宋 1 8~,

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采油井方向滑动，于滑动地层中的套管被推挤变处

件和井况，择不同的水泥添加剂，选以确定凝固时间

形，这类变形为弯曲变形。注水压力减小岩石的摩擦角，使倾斜的地层易滑动，致使套管发生变形。②固井质量

和提高水泥环的强度。于易腐蚀的区块，对固井时将油层套管外的水泥返高尽量设计的高一些，延缓可气体对套管的腐蚀，防套漏，止外部水源侵人，预阻特殊条件下返高至井口。 应用套管黏砂技术，高第 1界面的胶结强度提具体做法是在油层段的套管外壁用抗高温高压的黏

固井质量存在的问题首先是套管外水泥返高不

够，国各油田多数井固井时水泥浆返不到地而，我卸下顶联接后，套管下沉而变形。其次是封固段质量差，引起注入水窜入泥岩层.使得泥岩膨胀.压套挤管导致套损。③采油工艺措施

合剂黏上一层陶粒砂，增加套管表面的粗糙度，以用提高第 1界面的胶结强度。 ③射孔过程中的套管保护技术

油田开发过程中的增产增注措施不当可造成套管损坏。水井在注水及压裂作业时，水压差作用注注在套管内壁上，喷时，喷压差又作用在套管外壁放放

上，如此反复使套管变形破裂。 2 3套管损坏的腐蚀因素 .套管腐蚀是指原油天然气中含有的硫、 O、 C。 H S及地层水中和注入水中含有的各种腐蚀性物质与套管中铁或亚铁离子发生反应而腐蚀管体。套管腐蚀的条件包括一定的温度、压力、亚铁离子的浓度及地层水中存在的还原菌等，多与硫酸还原菌的大

开展射孔参数与套损井产能适应性研究，减少射孔对套管的影响。双复射孔器是集射孔和高能气体压裂于一体的新式射孔工艺，技术可以提高射该孔弹的穿深，提高一次成功率，避免重复射孔。水力喷射射孔集射孔和解堵于一体，该技术不仅射孔孔径大、穿透深，且对套管有保护作用。而 ④井下套管状况监测技术研究井下状况监测是处理井下各种事故的前提和依据。目前油田已拥有多种井下套管技术状况检测仪

作用有关。大

多数套管腐蚀的套管处在高矿化度溶液和低的 p值下。 H 腐蚀对套损的影响对套管而言 .损坏形式主其要有以下两种： ①腐蚀造成上部套管破漏。从力学原理上讲 . 因外力造成的套损不会表现为套管破漏 .腐蚀的而最终结果则使套管破漏。 ②腐蚀削弱套管壁厚，低套管强度造成套降损。腐蚀作用下套管壁整体或局部逐渐变薄，在套管

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