F油區套管損壞機理分析及治理措施

O 延雄 韓亮

（延長油田股份有限公司定邊采油廠 陜西 718600）

F油區套管損壞機理分析及治理措施

O 延雄 韓亮

（延長油田股份有限公司定邊采油廠 陜西 718600）

隨著油水井數量不斷增加，F油區套損井數目不斷增加。截至2015年底，套管損壞井達到了98口，并呈逐年上升趨勢。通過分析研究，認識到套損的原因，并針對性地提出了F油區套損井預防與治理措施，延長了油水井的生產壽命。

套管損壞；機理分析；治理措施

前言

F油區屬低滲透油藏，隨著采油和注水時間的延長，油區套損井數目不斷增加。套管損壞現象不僅會導致油井減產、水驅效果差，還會造成油井措施難度加大，修井費用增加。油區開發方案的不斷調整，套管工作狀況變差，甚至損壞，破壞正常的注采井網系統，造成井網不完善，使油區不能正常生產，嚴重影響了油區的穩產工作。

一、F油區套損井概況

截至2015年底，F油區共有油水井1610口，套管損壞井達到了98口，其中套管損壞油井73口，套管損壞水井25口。綜合對比套損井歷年數目，發現套損井呈上升趨勢（見圖1）。近幾年來，每年平均新增10口左右的套損油水井，嚴重地影響了油田的正常生產和開發。

圖1 F油區歷年來套損井數目統計圖

二、套管損壞原因分析

1.地質因素

(1)泥巖吸水膨脹與蠕變作用

注入水進入泥巖層時，由于泥巖不穩定的性質，其應力狀態將發生變化，這些變化將使泥巖發生位移、膨脹和變形現象，增加套管外部承受載荷量。當套管的外部載荷度大于抗壓強時，套管就會被擠壓變形乃至錯斷。油田注水開發后，砂巖中，注入水在孔隙中滲透，巖石骨架無軟化現象，地應力也沒有變化。而泥巖吸收注入水軟化，其膠結力逐漸消失，蠕變速度增大，在井眼周圍產生非均勻應力分布。對于未射孔段，套管受橢圓形應力作用無法釋放，迫使非均勻水平應力擠壓套管外壁，當等效破壞載荷大于套管屈服強度時，套管產生橢圓變形，最終造成套管損壞。

(2)巖層滑動

F油區巖層或多或少有軟弱夾層，夾層不吸水情況下，原始地應力的作用使巖層保持穩定。但軟弱夾層一般都具有較強的吸水能力。在油田注水開發過程中，當注入壓力達到一定值后，注入水通過裂縫竄到軟弱夾層，使它吸水，改變其物理性質，導致巖層失穩滑動，從而造成油水井套管損壞。

(3)油層出砂

F油區屬低滲透油藏，儲層非均質性強，油層出砂現象普遍。油層出砂會破壞巖石骨架的應力平衡，在上覆地層壓力大大超過巖石骨架結構應力情況下，一部分應力將轉移給套管，當轉移到套管的壓力大于套管的極限強度時，套管失穩，出現彎曲、變形或錯斷。

2.工程因素

(1)壓裂酸化

F油區儲層物性較差，屬典型的“三低”油田。在開發過程中，為增強油層滲流能力，提高油井產能，需對油井進行壓裂、酸化等措施。若施工中壓力過大的參數不當，壓裂液或酸液侵入到泥巖中，泥巖吸水膨脹，使得非均勻水平應力擠壓套管，導致套管損壞。

(2)油層射孔

在油層改造過程中，選擇射孔工藝不當，一是會造成管外水泥環破裂，甚至出現套管破裂；二是射孔時，深度誤差過大，或者誤射（這對于二次加密井、三次加密井的薄隔層尤為重要），誤將薄層中的隔層泥巖、頁巖射穿，將會使泥頁巖受注入水侵蝕膨脹，導致巖石應力變化，最終使套管損壞。此外射孔密度選擇不當，將會影響套管強度。如在特低滲透的泥砂巖油層采用高密度射孔完井，長期注水或油井油層酸化、壓裂改造，短時間的高壓也會將套管損壞。

(3)高壓注水

為了達到配注要求，注水井往往采用提高注水壓力的方法來提高注水量，逐漸形成高壓注水的態勢。在由常壓注水轉為高壓注水的初期，高壓注水確能提高注水量。但隨著時間的延長，注水量逐漸減少，最終甚至出現注不進水的情況。

當注水壓力大于或等于地層破裂壓力時，地層會出現裂縫，裂縫延伸到鄰近地層。注入水進入鄰近地層，則會引起一系列惡果，造成套管損害。這種情況在低滲透油田注水中表現特別突出。

3.腐蝕因素

套管腐蝕主要是套管的化學損壞。它是指套管的金屬材料在一定化學或電化學條件下與其他物質發生化學反應，生成另一種物質而脫離套管本體的一種化學腐蝕現象。F油區腐蝕性水層主要以洛河組為主，套管腐蝕現象主要是因為洛河組地層水中含有多種腐蝕離子，它是套管腐蝕反應的主要載體（見表1）。地層水中的H2S與Fe2+反應形成FeS沉淀，而這種沉淀緊貼在套管表面形成電化學反應的陰極，造成套管損壞；套管表面存在少許雜質，它與地層水接觸時，套管表面將存在許多微小的原電池；而SRB等有害細菌的腐蝕作用，也加速了套管的損壞。

表1 洛河組水質部分分析

三、套損井預防與治理措施

1.控制注水壓力

控制注水壓力，即使高壓注水，注水臨界壓力不宜超過地層破裂壓力的70%-80%。早期注水，保持壓力開采，防止地層壓力過分降低，引起壓實作用和地面下沉。保持均衡注水，保持地層壓力的相對平衡，高壓注水造成注采壓差過大，巖石破裂錯移損壞套管。對于注水壓力靠近臨界壓力的注水井，采用降壓增注措施。

2.丟手坐封

部分產量較高、井況較好的套漏井，在射孔段附近采用以Y141封隔器為主的機械封隔器卡水坐封，防止油層以上套管滲漏的地層水影響到油井正常生產。該措施操作簡單，作業成功率較高。

3.找漏堵漏

F油區一般采用封隔器找出套損井漏點，對于漏失量較大的井采用采用替擠化學堵劑進行封堵套管漏失部位；對于漏失量較小位置，采用油層上部打丟手填砂保護生產層位，并在漏失點射工程孔，擠堵水泥，待水泥凝固完成后，磨開水泥塞試壓，試壓要求為打壓15mpa，30min內降幅不得超過0.5mpa為準。試壓成功后，刮管洗井，恢復生產。

4.合理設置壓裂改造參數

對于壓裂改造的油井，合理設置壓裂參數，封隔器座封不嚴時嚴禁壓裂，在壓裂施工中，采用小排量的加砂辦法，降低壓裂施工對套管的損壞率。另外，壓裂施工中采用新工藝，控制人工裂縫的垂向高度。

5.環空加藥

在套管環空處按照一定的加藥周期加入緩蝕劑，藥劑在套管內表面會形成一種致密薄膜，保護套管；套管環空內化學反應后，剩余藥劑可隨產出液進入油管內，在生產管柱內表面形成保護膜，起到潤滑作用，降低管桿磨損率，延長油井免修期。結合油井動態資料，制定加藥周期，加藥周期應考慮 “少量多次”的加藥措施。

6.完善注采井網

F油區儲層非均質性強，油層含天然裂縫，增加了注水開發的難度。尤其延長組下部長6-8地層，巖性致密，往往含有微裂縫，井區注水壓力超過裂縫破裂壓力后，易沿砂體走向形成裂縫水竄，致使油井暴性水淹。油井暴性水淹后，加速了套管損壞的速度。因此，完善注采井網，注水井應布置在油層裂縫的主方向上，利用裂縫側向見水慢這一特點，平行于油層裂縫主方向布置油井，這樣可提高注水水驅強度。2015年，F油區油井轉注82口，調配78井次，測試吸水剖面76井次，完善了部分區域的注采井網，減緩了套損井數目。

四、結論與建議

1.F油區套損井數目不斷增加，應加強套損井的預防和處理能力；

2.對油井壓裂改造時，應加強套管保護措施；

3.注水工作中應避免注水壓力大于地層的破裂壓力，導致巖石受剪切而推擠套管，使得套管損壞；

4.加強套損井的治理工作，應引進新工藝，多措施降低套管損壞頻率。

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Mechanism Analysis and Treatment Measure for Casing Pipe Damage in Oildom F

Yan Xiong, Han Liang
（Dingbian Oil Extraction Plant,Yanchang Oilfield co., LTD,Shanxi,718600）

With the increasing of oil and water wells number, the quantity of casing pipe damaged wells in oildom F increases gradually. By the end of 2015, the quantity of casing pipe damaged well reached to 98 with a rising trend year by year. Through analysis and research,to realize the reason of casing pipe damage, and put forward the prevention and treatment measure for casing pipe damaged wells in oildom F,which extends the production life of oil and water wells.

casing pipe damage；mechanism analysis；treatment measure

T

A

延雄（1980～），男，延長油田股份有限公司定邊采油廠，研究方向：油田開發。