油、水井套管損壞原因及預防措施

1 套損現狀

近年來，某區塊工程測井，施工作業(ye) 過程中，共計發現45口井存在不同程度套損現象，約占總井數的28.5%，套損井數量呈大幅上升趨勢。套損的主要形式主要包括套管彎曲、縮徑、錯斷、破裂以及套管腐蝕穿孔等，其中主要以套管縮徑變形及套管錯斷為(wei) 主。套損總體(ti) 趨勢為(wei) 套損井抽產(chan) 年限短，套損點深度偏大。縱向損壞規律：深層套損多以縮徑變形為(wei) 主，淺層套損多以錯斷或破裂為(wei) 主，套變點集中在射孔井段附近。橫向區域分布規律：套損井點集中在斷層附近，構造高點處及翼部傾(qing) 角較大的區域。

2 套管損壞的原因

2.1套管損壞的地質因素

地質因素是造成套損的主要原因，它包括構造應力、層間滑動、泥岩膨脹、鹽岩層蠕動、油層出砂、地麵下沉及油層壓實等。

2.1.1泥岩膨脹和蠕變，鹽岩蠕變

岩石有蠕變和應力鬆弛的特征，岩石種類不同，其蠕變種類也不同，相應的蠕變程度也不同，即使在自然地質條件下，岩石也會(hui) 發生蠕變。泥岩中的粘土礦物尤其是蒙脫石、伊利石、高嶺石，它們(men) 遇水會(hui) 膨脹並發生蠕動，由於(yu) 套管阻止了這種蠕變和膨脹，對套管產(chan) 生剪切應力。這就使套管外部負荷增加，隨著時間的推移，該負荷會(hui) 增大，當套管的抗壓強度低於(yu) 該外部的負荷時，套管就會(hui) 被擠壓、擠扁甚至錯斷。

2.1.2圍岩壓力

鑽後，井眼周圍的岩石中出現了臨(lin) 空麵，原來的平衡狀態遭到了破壞。當應力集中處的應力達到圍岩的屈服極限，就有塑性變形發生，這種變形受到套管和套管外水泥殼的限製，同時套管也受到圍岩的反作用而產(chan) 生套管變形損壞。

2.1.3斷層活動、現代地殼運動、地震和滑坡

斷層的存在，造成斷層區間壓力的不平衡，使岩層之間發生水竄，在泥膏鹽層與(yu) 斷層共存的情況下，將使套管的受力不穩定，導致套管變形損壞。斷層的活動是由很多方麵的因素引起的，沿斷層層麵地層移動造成油層套管大量損壞。

2.2 套管損壞的工程因素

2.2.1井身原因

主要包括套管設計強度不夠，施工時絲(si) 扣密封不嚴(yan) ，固井質量差，在鑽井過程中造成套管磨損。在向井中下套管時，套管外表麵難免與(yu) 堅硬岩層產(chan) 生劇烈摩擦，若強行下入，套管一方麵遭遇重大磨損，另一方麵套管柱易失穩彎曲而變形損壞。另外，套管磨損後， 內(nei) 表麵積增大，與(yu) 腐蝕介質的接觸麵增大，並使套管內(nei) 壁表麵加工鈍化層消失，內(nei) 層金屬直接與(yu) 腐蝕介質接觸，加速套管的腐蝕速度。

2.2.2生產(chan) 原因

高壓注水會(hui) 造成地層體(ti) 積膨脹。當壓力從(cong) 注水井和可滲透岩石向外擴散擴張時會(hui) 對油層和邊界層之間的界麵產(chan) 生很大的壓力。如果這個(ge) 力超過了界麵強度，就會(hui) 發生滑移，使鄰井造成套損。

壓裂過程中，固體(ti) 充填引起的體(ti) 積變化也會(hui) 導致地層沿層麵滑動。

油層出砂會(hui) 引起上覆岩體(ti) 下沉和下覆岩體(ti) 上衝(chong) 聯合作用，使油藏層段縮短，影響套管的橫向支撐，使其形成撓曲。

2.3 套管損壞的腐蝕因素

管腐蝕是指原油天然氣中含有的硫、CO2、HS及地層水中和注入水中含有的各種腐蝕性物質與(yu) 套管中鐵或亞(ya) 鐵離子發生反應而腐蝕管體(ti) 。套管腐蝕的條件包括一定的溫度、壓力、亞(ya) 鐵離子的濃度及地層水中存在的還原菌等，大多與(yu) 硫酸還原菌的作用有關(guan) 。大多數套管腐蝕的套管處在高礦化度溶液和低的pH值下。腐蝕對套損的影響對套管而言.其損壞形式主要有以下兩(liang) 種：

（1）腐蝕造成上部套管破漏。從(cong) 力學原理上講，因外力造成的套損不會(hui) 表現為(wei) 套管破漏，而腐蝕的結果則使套管破漏。

（2）腐蝕削弱套管壁厚，降低套管強度造成套損。在腐蝕作用下套管壁整體(ti) 或局部逐漸變薄，套管強度隨之降低，在外力作用下更容易發生損壞。

3 套損檢查方法

我們(men) 在平時測井過程可以通過電磁探傷(shang) 測井，同位素全井找漏，井徑儀(yi) 測井等測井方法對井下管柱進行檢測，檢查是否存在套管損壞變形等情況。

（1）電磁探傷(shang) 測井可在油水井正常生產(chan) 情況下，在油管內(nei) 測量套管的壁厚變化及損壞情況，節省了檢查套管情況時起、下油管的作業(ye) 費用，這一特點使得對油、水井井身結構損壞進行普查成為(wei) 可能。存在厚壁與(yu) 薄壁之間的轉變及套管變形或者結垢。

（2）同位素五參數組合測井可同時錄取五條曲線，該方法同位素示蹤曲線、油管內(nei) 流量和井溫資料以及壓力異常點可以相互印證，查找有套管外漏情況。

（3）多臂井徑儀(yi) 測井是套管檢驗測井過程中應用廣泛的。該儀(yi) 器是一種接觸式測量儀(yi) 器，即通過儀(yi) 器的測量臂與(yu) 套管內(nei) 壁接觸，將套管內(nei) 壁的變化轉為(wei) 井徑測量臂的徑向位移，通過井徑儀(yi) 內(nei) 部的機械設計及傳(chuan) 遞，變為(wei) 推杆的垂直位移；差動位移傳(chuan) 感器將推杆的垂直位移變化轉換成電信號。存在套管漏損顯示。

4主要預防措施

4.1合理控製注水壓力

油田高壓注水時，隨著注水壓力的不斷提高，地層壓力水平也不斷上升，當地層壓力超過臨(lin) 界壓力時，地層將發生相對滑動，引發套管變形，特別是泥岩夾層發育或斷層發育地區套損井可能成片發生。另外，長期高壓注水，使套管在長期高壓載荷的作用下，加劇套損速度。控製地層壓力在臨(lin) 界地層壓力以內(nei) 或套管抗內(nei) 擠強度的70 %以內(nei) ，減緩套損的發生。

4.2合理控製生產(chan) 壓差，保持注采平衡

由於(yu) 注采不平衡、後期井網大幅度加密以及層間連通性差等原因，從(cong) 而形成了一個(ge) 從(cong) 高壓區指向低壓區的附加應力，誘發地層滑動，產(chan) 生套管變形，特別是在高壓區，套損現象尤為(wei) 嚴(yan) 重。

4.3優(you) 化射孔及儲(chu) 層改造方案

任何酸化壓裂、射孔工藝和質量都對套管的壽命有重要影響，重複射孔或酸化壓裂，大幅度降低套管抗擠壓強度，加速套管損壞變形。對儲(chu) 層實施壓裂酸化改造，確定施工壓力， 施工壓力以不超過套管抗內(nei) 擠強度的80 %為(wei) 宜。

4.4改進井下工具，避免磨銃套管

由於(yu) 方案設計或施工原因，常發生井下落物、管卡、管堵等現象，需進行打撈磨銃，不可避免地造成套管壁的磨損，降低套管強度。建議改進鑽具，在鑽磨施工過程中，安裝扶正裝置，減少偏磨現象，保護套管。

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