采油一廠尕斯油田套損井分析及分類

1、尕斯油田套變井現狀:

采油一廠尕斯油田自開采以來，就存在注水不足，注采比不斷下降，地層虧空嚴重，油藏的地層壓力逐年下降的問題，會導致巖石承受的有效應力加大，該應力場將發生與孔隙壓力下降幅度成正比的應力值變化(約51%)，巖石壓實崩塌，滲透率下降。同時盡管注水壓力不斷提高，特別是99年后，注水壓力有較大幅度的提高，N1-N21油藏注水泵壓達到了23MPa，E31油藏注水泵壓達到了25 MPa。而注水量卻不增加，最近幾年突出了注水工作取得了一定的成績，但也暴露出了一定的問題突出的就是套損井的大量出現，一廠現有套損井178口，而尕斯油田就有155口，而且近幾年套損井的井數有明顯的上升趨勢。其具體情況如下表1:

2、套損位置及機理分析:

隨著油田注水開采的不斷推進，高壓注水帶來了套損并的不斷增加。我們可以通過表一看出隨著開采的逐年推進套損井也在逐年增加，而圖一直觀的為我們說明了套損井的損壞機理。在這我們分析引起套損可能的三種載荷。

1.是水井周圍的泥巖在高壓注水的情況下進水軟化，加速蠕變擠壓套管;

2.是由于油層屬于中孔隙中低滲透的情況，在孔隙壓力下降的情況下，骨架收縮變形，同時由于油藏層系復雜，油層和非油層互相交錯，各層由于注采不平衡造成的骨架變形不同步，不均勻，高壓注水使水井周圍的泥巖從砂巖中吸水軟化，地層層間產生剪切滑移，使套管產生錯切變形。再加上巖石含水增加，強度下降，加劇了地層的剪切滑移和蠕變，

3.是地層孔隙壓力下降，部分垂直地應力轉移到套管上，使套管受到附加的軸向壓縮和徑向擠壓。

套管損壞是這三種載荷共同作用的結果，其中地層滑移是最重要的因素，其次是蠕變載荷，孔隙壓力下降引起的地層壓實的影響較小，圖二為我們客觀的展現了套管周圍存在的應力，正是這些應力的變化引起了套管的變形及損壞。

當地應力變化，會導致底層作用在套管的應力變化，從而出現蠕變。地應力變化引起的蠕變造成作用在套管上的最大外擠載荷為47.7MPa(北京石油大學實驗數據)，本油藏使用的大部分是N80-177.8-9.19的套管，其所能承受的均勻外擠載荷只有38.03MPa，而N80-177.8-10.36的套管所能承受的均勻外擠載荷也僅為49.35MPa，因此由于地層蠕變產生的載荷基本上可以造成套管失穩變形。

造成套管損壞的最重要的因素是地層間的相對滑移，N80-177.8-9.19套管所能承受的最大滑動位移約為4-6cm，而實際發生的最大位移是其兩倍，必然造成部分套管錯斷。

造成套管變形或縮徑的載荷可能是上述兩種載荷中的一種造成的，因為不僅蠕變會造成縮徑，套管在錯切位移的作用下彎曲時，截面也會從圓變成橢圓，因此我們不能僅從井徑測井反映出的縮徑就認定套管受到了蠕變擠壓，因為井徑測井不能反映套管軸線的變形情況。但從套管修復的情況大致可以區分兩種套管橢圓變形，即可以用脹管器修通的一般為蠕變載荷造成的，或是小的彎曲變形，而不能修復的則一般是套管發生了錯切彎曲變形。

3、套損類型分析:

我們在對注水井施工總結、鉛印情況分析及形成機理分析，將套損劃分為成片套損、拉伸套損及擠壓套損三種類型。具體如下:

1.成片套損

套管遭受剪切應力作用而造成的成片損壞。剪切應力主要來自高壓注水誘發的大面積巖石順層滑動以及構造復活等因素。套損以錯斷為主。發生時間相對集中，套損點常與滑移層位或構造方位一致。剪切應力造成的破壞往往比較嚴重，給油田開發帶來的損失大。該類套損井有43口。

2.拉伸套損

指套管在軸向拉力作用下，發生的脆性拉伸斷裂。套管自重、砂巖層段垂向膨脹以及壓實都能對套管產生軸向拉應力，引發套管變形。套損以拉斷為主，套管常在接箍處被脫開，若接箍強度高于管體，套管則會發生斷裂。套損點深度淺，縱向分布相對集中。該類套損井有1口。

3.擠壓套損

作用在井筒內、外差應力超過套管的抗擠強度后導致的擠壓變形。又分為內壓及外壓損壞兩種類型。內壓損壞主要是由注水壓力過高引起的，套管一般沿軸向裂開。外壓損壞是由套管遭受的外擠壓應力造成的。常見的外擠壓力有來自管外泥漿柱壓力、地層流體壓力以及圍巖壓力等。套損以縮徑、彎曲變形為主。損壞位置多集中于泥巖部位及射開油層段之內，1口井管體通常多點損壞。損壞程度與注水壓力及油層的出砂量關系密切。該類套損井有97口。

從分類我們可以看出，尕斯油田套損井主要類型是擠壓套損，這類套損井的主要特點是套管變形嚴重，這就大大影響我們的分注率的提高，其次是成片套損這類套損井是套損加重的表現，還有部分是幾種套損類型結合的。往往這類經修復起來很困難。因此我們要做好擠壓套損井的修復以更好提高我們的分注率。

4、結論分析

(1)油藏泥巖吸水軟化加大了作用在套管上的蠕變載荷是原因之一，由于注采不平衡造成巖石骨架變形在層間進水易于滑移的條件下造成較大的地層變形是原因之二，由于油層孔隙壓力降低造成巖石骨架壓實使套管軸向壓縮是原因之三。當然還有一些其它因素如各種作業，套管本身質量以及固井質量存在問題等，但主要是上述三個因素。尕斯油田地層中大量存在的粘土礦物如伊利石、蒙脫石、伊蒙混層比較親水，會對套管的擠毀有一定的作用，但不是主要因素。

(2)當井口注水壓力升高，泥巖層進水軟化，容易滑移、蠕變，在孔隙壓力變化的情況下地層變形，造成套管損壞，因此套管損壞的時間一般在注水壓力使泥巖與油層的交接面進水軟化后損壞。

(3)套損主要發生在射孔層段隨著時間推移向射孔層上下發展。

(4)套損井的數量隨著開發的不斷進行逐年在增加。

5、建議及對策

(1)通過生產措施提高地層的吸水能力如加大壓裂酸化措施。

(2)對發現的套損井進行及時的修復以防止其套損加重。

(3)提高注水水質、采用套管陰極保護技術防止套管腐蝕。

(4)定期對套管狀況進行監測。

(5)對套損嚴重的井可以嘗試側鉆、取套換套和下小套管工藝的應用。