遼河油田井筒完整性調研與分析

王希芹（中國石油遼河油田分公司金海采油廠，遼寧 盤錦 124010）

遼河油田井筒完整性調研與分析

王希芹（中國石油遼河油田分公司金海采油廠，遼寧 盤錦 124010）

經過多年開發，目前，遼河油田套管損現象非常嚴重，套損停產井占總停產井的30%，且每年將會增加200多口新的套損井，嚴重制約油田開發。為了了解遼河油田套損具體情況，為下步套損治理提供科學依據，調研了目前遼河油田井筒現狀，并對井筒完整性進行了統計分析，找出套損因素，對于對遼河油田套損井的治理和稠油的開發具有重要的意義。

遼河油田；井筒完整性；套管損壞；稠油

油氣開采離不開井筒，井筒完整性對于油氣井的安全生產意義重大。一旦破壞了油氣井的完整性，例如層間竄流，就極有可能會導致災難性的后果。遼河油田以稠油為主，蒸汽驅、蒸汽吞吐、火燒油層等熱力采油技術近年來發展成熟，成功應用于遼河油田各稠油區塊的開發。但由于熱力采油技術的特殊性，加之地質因素和工程因素的影響，熱采井腐蝕和變形嚴重，每年將有近200多口新套損井出現，嚴重影響了遼河油田的穩產、上產[1]。為了解決上述問題，深入遼河油田井各個采油廠，查找大量地質、井深結構和修井資料，了解目前區塊筒完整性狀況，為下一步預防、治理井筒損壞方案的制定，提供合理化建議，為遼河油田降低增效做出貢獻。

1 遼河油田井筒完整性情況

調研分析了遼河油田沈采、高采、歡采、錦采、興采、茨采、遼興、曙采等采油廠30個區塊的4000多口生產井、注水井的套損現狀，并進行了統計分析。

1.1 井別

統計調查，自2000年至今遼河油田套損井數2980多口，占停產油井數的35%。套管損壞主要發生在油井套管，占整個套損井數的94%。

1.2 套損類型

統計分析，遼河油田套管損壞類型主要為變形、錯段、和漏失，其中以套管變形為主，統計數據見表1。

表1 井筒完整性套損類型分布

1.3 套損油品

統計分析，從油品上來看，稠油開采井套管損壞概率較高，其次為超稠油和稀油。

1.4 損壞周期規律

對多個區塊熱采吞吐3輪到6輪套損井情況統計分析發現，套損發生時間平均為1.4年，周期為4.74周。隨吞吐輪次增加，單井套損程度加重。

2 井筒完整性損壞的主要原因

導致油水井套管損壞的原因很多，對于具體的一個油田或一口油水井來說，其中某類因素很可能起主導作用，其它為次要因素，而更多則是這些因素綜合作用的結果。對遼河油田套管損壞情況調研分析發現，影響井筒完整性的主要原因主要有以下幾個：

2.1 熱應力作用

造成套損主要原因是熱應力作用，尤其是熱采井更為突出。因為目前熱采井套管最大允許溫度為204℃～220℃，而遼河油田注蒸汽的平均溫度在320℃左右，遠遠超過了套管耐溫強度，在高溫作用下彈性模量、屈服強度和抗拉強度均會不同幅度的降低。再者由于古井水泥和套管的彈性模量和線膨脹系數不同，且熱采井固井水泥一般都返到地面，必然影響套管膨脹和收縮，套管柱在持續高溫、熱應力作用下，必然會產生疲勞裂紋、壓縮變形、泄漏或者脫扣[2]。

2.2 油層出砂

造成套管損壞的第二個原因是油層出砂，坍塌性出砂影響更大，因為油層大量出砂后會在局部形成空洞，加上地層的非均質性和復雜性，出砂過程中油藏的塌陷、壓實以及地層下沉都將會使得套管發生擠毀、彎曲、壓縮、剪切等破壞。

2.3 井身結構設計不合理

造成套管損壞的第三個原因是井深結構不合理。目前，國內各油田在設計套管時，都是假設外擠壓力均勻分布在套管上，在此條件下計算套管抗擠強度的，也就是說按靜水壓力分布規律來計算有效外擠壓力的。但是，實際地質構造非常復雜，而且多數套損都是非均勻載荷造成的。國外研究表明，套管柱受非均布外擠壓力比受均布外擠壓力作用時的抗擠強度小得多。

2.4 射孔

造成套管損壞的第四個原因是射孔沖擊。套管完井均需射開油層，建立油流通道，射孔時，幾十發射孔彈瞬間爆炸，在套管壁上將會產生巨大沖擊作用，深孔段和非射孔段交界處產生強烈應力集中，會發生劇烈蠕動變形，造成套管抗擠壓強度降低。另外，射孔密度不合理也會造成套管強度降低。

2.5 酸化壓裂

造成套管損壞的另一個原因是酸化壓裂。油田開發到后期為了提高采收率，需要酸壓來增大油流面積，溝通深部高深頭層。酸化能夠解除近井地帶污染，但是溶解作用的同時會造成溶洞，加之壓裂產生地層裂縫都會使套管周圍不均勻受力，局部應力集中，導致套損。另外壓裂壓力必須超過地層破裂壓力才能使地層產生裂縫，由于地層非均質性，壓裂時地層受力也會不均；再者，由于地質復雜性，導致壓裂方向偏離設計的話，不可避免的發生注入水進入泥巖層，黏水化膨脹也會使巖層受力不均，加快套損[3]。

3 遼河油田井筒完整性預防及治理措施

針對油田熱采井筒完整性損壞嚴重的現狀，提出以下建議：

射孔井段下入強度高，壁厚的TP100H、P110套管；生產過程中，做好出砂預防工作，保護好水泥環；合理調節生產制度，避免油層發生坍塌性出砂；優化注汽參數，降低壓差、汽竄、腐蝕對套管的損害；優化封隔器卡封位置和伸縮管長度以及提高注汽管柱質量；加強作業監督，保證工程質量。

針對套管損壞情況，遼河油田近年來攻關并完善了以下套管修復技術：開窗側鉆技術；液壓整形技術；套管補貼技術；定點取換套技術；無接箍加固尾管懸掛技術、膨脹管懸掛技術。但是仍不能滿足火驅井、吞吐井等高溫、腐蝕套損修復的需求，下一步需要優選耐腐蝕、抗高溫的材料，研究套損預防技術，提高油井管的有效利用率，降低采油成本，為遼河油田降本增效和持續穩產提供強有力的技術支持。

4 結語

通過對遼河油田井筒損壞情況的調研，綜合各方面資料，統計了套損的各種類型，分析了套損的主要原因，建議進一步研究新型、耐腐蝕、抗高溫材料，為遼河油田降本增效、增產穩產提供技術支持。

[1]任芳祥，孫洪軍.遼河油田稠油開發技術與實踐[J].特種油氣藏，2012，19(1):1-8.

[2]張智，周延軍，付建紅等.含硫氣井的井筒完整性設計方法[J].鉆井工程，2010，30(03):67-69.

[3]林英松，馬英敏，黃名召.高酸性條件下井筒完整性研究進展[J].內蒙古石油化工，2012，22(17):4-6.