淺析井下套管損傷原因分析及其應對措施

李本剛

（長慶油田第三采油廠，寧夏回族自治區 銀川 750004）

一、套管損傷原因分析

1、油水井套管損傷情況調查套管損傷嚴重制約了油水井的正常生產和后期治理，給油田開發方案的執行帶來嚴重影響，主要表現在以下幾個方面：

（1）使油水井不能正常生產或長期停產甚至報廢；（2）破壞了正常的井網布置，在注采過程中產生層間干擾；（3）造成不同層間的油、水、氣互竄，進一步引起套管損傷并形成惡性循壞；（4）套管嚴重損壞后，常規大修方法無法修復，為維持原有的井網體系，不得不開窗側鉆或打更新井，極大地增加了成本。發生大比例套管損傷的區塊有以下共同特征：（1）污水回注，水中的硫化氫氣體、SRB等因素導致平均腐蝕率超標，造成套管穿孔漏失的情況增多；（2）油層埋藏深，都在2000米左右，按照平均地溫梯度3℃/100米，地表20℃計算，油層溫度在80℃左右，高溫情況加劇了套管腐蝕現象的發生；（4）原始地層壓力高，且套管長期處在較高的注水壓力下，加劇了套管損傷。

2、油水井套管損傷原因分析造成油水井套管損傷的原因很多。習慣地，人們將套損的原因歸結于地質因素，如巖層蠕變，泥巖吸水膨脹，地塊斷層運動，地層出砂等；工程因素，如工程設計不當，生產中注水開發、壓裂、酸化等各種施工作業不當，固井質量不好等；其他因素，如射孔問題，腐蝕問題等。

2、1地質因素地層的非均質性、油層傾角、巖石性質、地層斷層活動、地下地震活動等地質因素是導致套管技術狀況變差的客觀條件，這些內在因素一經引發，產生的應力變化是巨大的、不可抗拒的，將使套管受到嚴重損害。諸如在注水開發的泥砂巖油田，當油層中的泥巖被注入水浸蝕后，不僅使其抗剪強度和摩擦系數大幅度降低，而且使套管受巖石膨脹力的擠壓。膨脹后所聚集的膨脹體積應力易使套管變形，同時當具有一定傾角的泥巖遇水呈塑性時，可將上覆巖層壓力轉移至套管，使套管受到損壞。

2、2工程因素地質因素是客觀存在的因素，往往在其他因素引發下成為套損的主導因素。采油工程的注水，地層改造中的壓裂、酸化，鉆井過程中的套管本身材質，固井質量，固井過程中套管拉伸、壓縮等因素，是引發誘導地質因素產生破壞性地應力的主要原因。

2、2、1套管質量問題套管本身存在微孔、微縫，螺紋不符合要求及抗剪、抗拉強度低等質量問題，在完井后的長期注采過程中，將會出現套管損壞現象。

2、2、2固井質量問題

（1）固井工程中，有時鉆井液返高分兩級，但在大多數情況下，上下兩級之間的水泥連接不好。（2）分段下套管時，有時下一段套管的管外水泥返高達不到高度，在下部管段沒有加固部分的壓縮負荷中增加一個補充負荷，溫度的變化導致產生一個補充壓縮力。（3）驅動固井水泥的流體常常是低密度鉆井液或水，結果造成套管外部靜壓力大于套管內部靜壓力，套管外流體的靜壓力在套管鞋上產生向上壓縮力，套管內壓力產生向下重力，當兩個力差別很大時，套管實際處于壓縮狀態，因此在井眼擴大部分或水泥不適當部分易出現套管彎曲。（4）固井水泥候凝時溫度變化大。由于井眼不規則或固井時存在混漿井段，在封固井段內，水泥漿候凝期間放熱不均勻，溫度的變化使套管熱脹冷縮，易導致套管變形破裂。

2、2、3大型增產措施造成套管損傷近年來，人們從改造低滲透油層效果考慮，油井多采用大型壓裂措施，而高壓下套管節箍和絲扣部位以及固井質量差的井段很容易產生破裂。此外，油井酸化時由于排酸不及時造成套管腐蝕，有部分井因多次進行酸化施工，從而加快了套管的腐蝕速度，使套管穿孔、漏失。

2、3腐蝕因素套管腐蝕的根源涉及套管本身以及與套管接觸的活性介質和腐蝕條件。就套管本身而言優質套管不易腐蝕，劣質套管和薄弱部位腐蝕快。就介質而言，原油中含硫、天然氣中含CO2和H2S、地層水中含有各種鹽類離子和結垢、溶解氧等，它們均以離子的形式長期作用于套管表面，與套管中的Fe和Fe2+發生反應而腐蝕管體。井下套管腐蝕機理很多，但常見的有電化學腐蝕、化學腐蝕、細菌腐蝕、氫脆及結垢腐蝕等5種。

二、套管損傷應對措施關于套管變形損壞的各種影響因素的研究表明，造成套管變形損壞的因素是十分復雜的。但主要是由于地質、工程和腐蝕等因素導致套管所受外擠壓力超過其抗擠壓強度而引起的，因此預防套管損壞措施：一是如何防止外擠力超過套管屈服強度，包括防止注入水進入非油層，以達到防止泥頁巖蠕變、層間滑動、斷層復活、鹽巖浸蝕坍塌等方法；二是提高套管強度，主要包括提高套管抗擠等級和壁厚，用雙層套管和防止射孔嚴重傷害套管等方法。第三是防止套管腐蝕。目前用到的治理技術主要有以下幾種：

1、化學堵劑封堵技術：主要應用于射孔井段封堵、小范圍套漏封堵：優點：施工簡單、風險小。缺點：應用范圍小、成功率較低、有效期短。

2、水泥封堵技術：使用于套漏、套破、射孔井段封堵。優點：適應范圍廣、有效期長、不導致井筒復雜化、可重復措施。缺點：措施復雜、工序要求質量高、成功率較低、工期較長。

3、封隔器卡封技術：主要使用于射孔井段的卡封，主要有卡下層、卡中間、卡上層的出水井段，大多采用液壓丟封方式。優點：卡封準確、施工簡單、易打撈。缺點：有效期短、耐高溫高壓性能低、對井筒要求條件較高。

4、取套換套技術：技術套管內換取、表層套管內換取、裸眼井內換取等技術。主要使用于射孔井段以上套漏、套破油水井。優點：施工簡單、成功率高。缺點：有效期短、套補段以下不易下工具、失效后處理困難。

5、套管整形技術：套管整形有機械整形和爆炸整形兩種方法。對于套管彎曲變形不大的，可采用整形工具如梨形整形器、輥子整形器、銑錐進行機械整形工藝修復。套管變形量較大時，采用爆炸整形工藝修復，利用火藥燃爆瞬間產生的巨大能量，使套管向外擴張膨脹。

6、后處理技術：主要使用于射孔井段以上套漏、套破油水井的套管補貼。主要分為機械波紋管補貼、套管雙端密封支撐體加固、套管懸掛加固、膨脹套管補貼等，優點：施工簡單、成功率高。缺點：有效期短、套補段以下不易下工具、失效后處理困難。

[1]萬仁薄，羅英俊.采油技術手冊（修訂本）[M].北京：石油工業出版社，1993.1

[2]聶海光、王新河.修井工程[M].北京:石油工業出版社，2002.2