稠油熱采井套管柱損壞機理及預防措施研究

夏熙彬　陳海云

摘 要：我國是石油資源大國，而且重油所占的比例非常大，在開采稠油的過程中，由于稠油資源具有注汽次數多、出砂氣竄現象多發、開采周期短等特點，常常會遇到套管柱損壞的問題，在很大程度上影響開采進度。因此，本文針對套管柱出現損壞的原因，研究預防套管柱損壞的主要方法，以期能夠改善套管柱損壞情況，提高油藏的開采效率與開采質量。

關鍵詞：稠油熱采井；套管柱；損壞；預防

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.248

0 前言

一般情況下稠油井中的套管柱損壞，主要有三種類型：第一，漏失，其產生原因絕大多數為腐蝕，導致管道內出現不同程度的破裂，如果沒有及時處理，還容易導致大井段破漏，后果非常嚴重。第二，變形，一般情況下為縮徑變形，容易導致開采量減少，嚴重時還會堵塞管道。第三，錯位，多是因為地層移動而導致管道受力發生變化，進而形成斷脫，這種情況在修復過程中的難度很大。

1 損壞原因

1.1 高溫變化

稠油熱采井中的高溫，是造成套管柱損壞的一個主要原因。很多工程在油層上段都沒有安裝熱處理設備，還有一些工程沒有及時處理已經失效的封隔器，這些因素都會使得井內的高溫蒸汽直接作用于套管柱，套管柱長期處在高溫工作條件下，其工作效能很容易降低，進而影響其使用壽命[1]。從實際情況來看，如果長期處于高溫工作環境下，其抗拉強度、彈性模量以及工作效能，都會出現不同程度的降低。

1.2 油井問題

當前，很多稠油井都會出現出砂現象，尤其是對油井進行挖掘的過程中，油層很容易因碰撞而出砂，如果巖砂飛濺到稠油井中，就會導致該段套管陷入到虧空境地，這種情況是非常危險的。另外，如果地層壓力在同一時間出現降低情況，那么在物理擠壓的條件下，巖石無法保持原本相對平衡的應力，在這種情況下，也很容導致套管因受到擠壓而發生破損。

1.3 熱能處理

在稠油熱采井中，很容易產生高溫熱應力，如果沒有對其及時處理，就會對套管產生破壞。在對稠油井注氣時，怎樣運用技術，將井內存在的熱能疏散，也是當前領域內部面臨的主要問題。現階段，很多工程都是通過加設隔熱管的方式來改進套管柱的，運用隔熱材料來阻隔油層，降低封隔器的失效率，從而達到預防套管柱損壞的目的[2]。

2 預防措施

針對當前稠油井套管柱出現的損壞問題與損壞原因，本文提出以下幾種預防措施：

2.1 提拉預應力

這種方法是20世紀80年代提出的預防套管柱破壞的主要方法，比較有代表性的是遼河油田，取得了良好的應用效果。這種方式主要是將提拉預應力通過物理方式施加到套管中，其主要目的是為了從根本上提升套管的初始預應力，從而使其在使用過程中可以承受更大的壓力，在實際工作中能夠有效抵御稠油熱采井所產生的高熱能，延長使用壽命，降低損壞幾率。

2.2 替換接頭套管

在過去的很長一段時間里，我國所運用的套管都J55，這種套管的性能較低，在完井過程中，很容易造成大規模損壞，不僅造成了巨大的經濟損失，還會影響采油進度[3]。因此，我國也逐漸意識到了J55的應用缺陷，開始引進一些國外的先進技術與配件，如偏梯扣套管。這種套管屬于高鋼級，有著很高的強度，雖然在密封性方面相對較差，但對于強度較高的工作，有著很好的應用效果。

2.3 運用專業水泥

在實際工作中，如果水泥將向井口的返滲不及時，那么就很容易導致套管損壞問題。在開采油藏時，注汽是必要的開采環節，對于稠油油藏來說，很多情況下還需要進行多次注汽，而注汽過程很容易造成套管飛竄，嚴重時可能會竄出兩米以上，對油藏的正常開采造成了嚴重阻礙。因此，在開采過程中，需要運用熱采專用設備與專業水泥，以確保水泥能夠正常及時返到井口，提升油藏的開采效率與產出率。

2.4 發揮熱應力

對于套管來說，將其自身的熱應力充分發揮出來，是確保套管不出現損壞的關鍵，而想要充分發揮出套管的熱應力，就需要依托于隔熱管。因此，需要在套管上加設隔熱管，以提升熱應力的發揮率。能夠對隔熱效果產生影響的因素有：油管材質、工作狀態、隔熱效能、密封效果以及設備工藝等。另外，想要充分發揮套管的熱應力，還可以運用熱應力補償器，設備中的波紋管在其他裝置運行過程中，會逐漸伸長，當其他裝置停止運行時，波紋管便會逐漸壓縮。與此同時，井下高溫也會作用于波紋管，使其產生一定程度的伸縮變化。波紋管的伸縮可以促進套管熱應力的進一步發揮。

2.5 運用螺紋接頭

套管的材質在很大程度上決定了其自身的熱應力，因此，在選擇套管的過程中，還需要對材質充分考慮。由于套管在工作時比較容易產生破損，歪曲等情況會導致接頭跳扣，接頭的密封性也會因此受到影響。而選用特殊螺紋接頭便可以有效解決這一問題，不僅能夠提升整個套管的強度與延性，還具有便捷直觀的操作特點，而且靈活性較強，能夠適應比較密集的工作環境。

3 結論

當前，熱采井套管柱損壞問題仍然是世界范圍內面臨的主要問題，想要預防這種現象的發生，就一定要從多個方面入手，無論工程設計，還是材料選擇，都需要進一步完善。因此，當前需要解決的問題是研發出更有針對性的套管，從根本上延長其使用壽命，確保稠油油藏的正常開發。

參考文獻：

[1]楊慧.熱采水平井套損機理分析及破漏套管補貼加固技術研究[J].機械工程師，2014（10）：250—252.

[2]祝效華，劉少胡，劉應華等.高溫熱采井水泥環缺陷對套管安全性的影響分析[J].水動力學研究與進展A輯，2012（04）：478—485.

[3]趙越.稠油熱采注汽管網的失效機理及預防措施分析[J].化工管理，2015（02）：43.