套管損壞的原因和預防

張衛斌

（延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西吳起 717600）

套管損壞的原因和預防

張衛斌

（延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西吳起 717600）

通過對部分套管損壞井的系統分析，發現油水井套管損壞的因素錯綜復雜，很多因素互相影響，最終導致油水井套管的損壞。

套管；損壞；非均質性；注水壓差

1 套損井原因解析

目前造成油水井套管損壞的因素主要分為工程和地質類因素兩大類。

1.1 地質類因素

地層的巖性、非均質性、儲層傾角、地殼運動、油層腐蝕等因素是套管最終破損的客觀條件，上述因素一旦引發就會造成地應力的極大變化，而且油水井的套管也將遭受到嚴重損壞，有時會導致套管大面積破損，影響油田的正常開采。

1.1.1 油層的非均質性

因為沉積環境各異，陸相沉積的砂巖油田，油藏的滲透性差別很大，隨著油田步入依靠注水補充地層能量進行開發的階段，油層的非均質性將會導致注水開發過程中注采比的嚴重失衡，也是引起地層孔隙間壓力場分布不均的主要因素之一。

1.1.2 地層傾角

陸相沉積大部分屬于背斜亦或向斜構造，由于這部分構造是因地層應力通過相互擠壓而形成的，所以在條件相同的情況下，受到巖層自身重力分力影響，地層傾角偏大構造的軸部跟地層傾角偏小構造的陡翼部容易出現套管破損的現象。

1.1.3 巖體性質

沉積構造形成的油藏，儲層大多是砂巖、泥沙巖等。在注水開發階段，隨著油層中上部位的泥頁巖被注入水逐步侵蝕后，其摩擦系數與抗剪切強度大幅下降，而后套管會因巖石膨脹作用力而被擠壓。而具有某種程度傾角的巖石與水接觸呈塑性時，就會把上覆巖石的壓力逐層傳導至套管本身，隨著上覆壓力的持續作用，最終導致套管損壞。

1.1.4 斷層活動

油田在注水過程中，由于斷層處的地應力比較集中，斷層面的傾角相對較大，所以在經過注入水的長期侵蝕作用、重力作用和斷層兩側壓差作用，會出現局部的地應力集中現象，使巖石產生相對滑移，進而對套管造成損壞。

1.2 工程因素

地質因素具有客觀存在性，在某些特定因素的誘發下會變成套管破損的重要因素。油田開發中所采用的壓裂工藝、解堵工藝、注水等工藝與鉆井過程中固井質量好壞及套管自身的伸縮等都是誘發地質因素使其產生破壞性的原因。

1.2.1 套管自身質量

油田中所用的套管本身都會存在微孔、螺紋不合格、抗剪切能力和抗拉強度不達標等質量問題，油井完井以后，在采油壓差和注水壓差的持續作用下，套管外部的流體或者氣體就會滲入進井中或進入套管與巖壁的孔隙位置，隨著流體與氣體的分離，氣體將在環空上方匯集，形成硫化氫氣塞，具有很強的腐蝕性，最終腐蝕套管。

1.2.2 固井質量

固井質量是否合格將直接影響油井使用壽命與開采后期的注采關系平衡，固井的現場施工受限因素很復雜，固井質量在實際施工中很難達到理想狀態，井斜、固井水泥材料不達標、泥漿密度的高與低都將影響固井質量，最終成為套管損壞的因素。

1.2.3 完井質量

完井方式的選擇對套管的影響非常大，尤其是射孔完井，如果射孔工藝選擇不合理，會出現套管外部水泥環破裂或者套管直接破損等情況。射孔過程中如果深度誤差較大亦或發生誤射（把差薄油層中的泥巖或者頁巖隔層破壞），將會使泥頁巖被注入水侵蝕，黏土將發生膨脹，導致地應力發生變化，使套管損壞，另外射孔密度選擇是否合適也將影響套管強度。

2 套管損壞預防措施

針對套管損壞原因，提出下述預防措施，便于減緩套損井的上升速度。

2.1 開采時保持合理的注采壓差

隨著油層流體持續的采出，如果不能及時注水來補充能量，巖石彈性應力會大量地釋放進而形成低應力區，而周邊高壓區的巖體在壓差作用下會像低壓區運動，造成套管的變形或者損壞。反之如果注水強度過大，則會形成相對應的高壓區，巖體同樣會受壓不平衡而發生位移，所以油田開發要選擇適合的注水壓力，保持巖石空隙壓力，使得巖體內壓力平衡，避免套管破損。

2.2 防出砂

油井或水井吐砂不僅會影響油水井正常生產，也會在出砂層位出現空洞，而相應位置的套管將失去支撐，當上覆蓋層發生坍塌時，下滑的巖體會對套管造成擠壓或撞擊，使得套管變形或損壞，所以在油井開采時要盡量防止油層吐砂的現象。

2.3 防止套管的腐蝕

目前套管防腐技術主要有四種：

（1）提高固井質量，隔絕腐蝕介質和套管間的連通。

（2）運用陰極保護技術。

（3）使用防硫化氫套管。

（4）運用殺菌劑殺菌防腐。

2.4 改良射孔對套管的損壞

射孔技術對套管的損壞主要與射孔槍型和彈型有關，所以射孔時應采用藥量小、深穿透、孔型規則的射孔彈，嚴禁使用無槍身射孔，射孔孔眼應采用螺旋形排列，當油層固井質量不好時要采用縮減孔密等措施，防止對套管造成更大的傷害。

3 結束語

通過對套管損壞的機理研究，可以制定相應的防護措施，為后續套管保護提供了理論依據，進一步延長油水井壽命，提高油田經濟效益。

[1] 油田套管損壞防治技術.北京：石油工業出版社，2003.

Causes and prevention of casing damage

Zhang Wei-bin

Through the systematic analysis of some casing damage wells，it is found that the factors of casing damage in oil and water wells are complicated and many factors influence each other，which eventually leads to damage to casing of oil and water wells.

casing；loss；heterogeneity；water injection pressure difference

TE358

B

1003-6490（2017）06-0244-01

2017-05-05

張衛斌（1978—），男，陜西吳起人，助理工程師，主要從事鉆井工程和井下作業方面工作。