套管損壞的原因分析及修復技術

李智勇

摘要：隨著勘探開發的不斷深入，油田老區套管損壞情況日趨嚴重，套損井數量呈逐年遞增趨勢，嚴重影響了老油田穩產。本文通對油田套損原因分析，調研相應的特色修復技術，為下步套管損壞的治理與預防提供了合理的建議。

關鍵詞：套管損壞;油田穩產;原因分析;特色技術

引言

隨著開發的不斷深入，在熱應力、地應力等多重因素影響下，套管變形、腐蝕穿孔等問題日益突出，套管損壞，嚴重影響了油田穩產，因此開展套損原因分析及修復技術調研迫在眉睫，通過分析發下，液壓整形技術可以實現套損井的簡單修復，液壓解卡技術可以實現通道堵塞的井

1 套損原因分析

套管損壞的原因有很多，總體可以分為四類：地質因素、工程因素、腐蝕因素、井身因素，其中整裝油田以地層出砂為主，斷塊油藏以腐蝕為主，熱采注氣，固井質量差，套管年限長，作業次數多，儲層改造措施復雜也是套損的主要原因。

在多輪次蒸汽吞吐采油過程中，套管承受高溫、高壓引起的交變熱應力負荷影響。注蒸汽時，高溫引起套管熱脹伸長，造成局部塑性變形;停注時套管收縮引起塑性變形部位結構損傷。可見高溫注汽導致了套管損壞。

1.1熱應力是熱采井套損的主要影響因素

高溫注汽使全井段的套管熱應力達到375MPa，超過了N80套管的許用應力（352MPa）。在局部區域套管的溫度達到270℃以上、熱應力高達545MPa～800MPa，接近或超過了N80套管的屈服極限（552-655MPa）和P110套管屈服極758-965MPa使套管破壞。

1.2地應力變化是熱采井套管損壞的主要原因

注汽、出砂造成地層虧空嚴重甚至形成坍塌，從而引起井筒周圍地應力場發生改變，導致油層段的套管應力增大到451MPa、空洞區域的套管應力可達530MPa以上，使油層附近局部區域的套管膨脹伸縮，產生嚴重的彎曲錯斷。

1.3熱采封隔器卡瓦對套管壁的局部傷害

卡瓦對套管壁局部存在明顯的傷害，卡瓦牙嵌入套管壁深度1mm以上，套管局部產生的塑性變形約5mm。

1.4注汽對射孔段套管的局部傷害

注汽管柱尾部在注汽時對油層套管形成強大的沖刷磨損傷害。

2 套管損壞修復技術

2.1套管檢測技術分析

目前套管檢測主要以經濟性為主導的封隔器找漏和鉛印為主檢測方法;中子測井、多臂井徑測井等快速測井發展較快，井下電視和電磁探傷應用有限。

2.2特色套管修復技術

2.2.1液壓變徑整形技術

實現輕度套變井的快速治理，但需要明確其適用范圍。采用變徑滾壓技術，整形器由數百個變徑鋼球按一定的規律排列，對套管內壁進行滾壓，脹頭直徑自動增加到預先設定的尺寸，將套管徹底恢復到原有的通徑。不但套管不受損壞，反而會增強套管。

液壓整形工藝特點：1）整形通徑：單次整形通徑（6-10mm），5-1/2″套管內徑恢復到114～118mm;7″套恢復到146～158mm;2）可處理任意長度的多點套變，尤其適于套縮治理，安全性高，成果率高。3）施工簡單，對修井設備、井場要求低，小修即可實施。4）滾壓整形可提高修復強度。

針對部分油井使用的套管是厚壁N80、TP、BE級別的高強度套管內經較小，目前使用的液壓整形器直徑較大、錨定器無法錨定，無法進行整形施工。高強度套管施工難度大成功率低，可使用多級合金鋼整形器，整形效果良好。

2.2.2套損卡管柱解卡打撈技術

液壓增力解卡打撈技術主要針對小修作業機提拉負荷有限，難以正常解卡的而研發的油水井解卡打撈技術。

該技術通過水泥車地面打壓，解卡工具在井下產生巨大提拉力，不依賴于修井機的提拉負荷，將被卡管柱實施解卡，具有解卡力大、修井速度快、施工工序簡單的特點，小修、大修均可配合實施。該技術改變了打撈管柱的受力方式，由常規解卡小修設備能提供的最大拉力30噸增加到85噸;錨瓦采用環形結構，接觸套管面積大，不會對套管產生損壞;通過地面壓力可控制液壓解卡裝置提升力，對井下卡點進行直接舉升。

目前液壓解卡，隔熱管卡施工成功率較高，但是抽油管柱受現場卡點倒扣操作影響，液壓解卡工具離卡點較遠，成功率較低，可配合定點切割工具在卡點附近切割后再實施液壓解卡，水平井解卡受井身結構的制約，打撈效率和成功率較低，各大油田均沒有技術突破。

2.2.3膨脹管技術，實現修套、封堵和防砂

利用金屬材料具有塑性變形的特性，通過脹頭，施加外力，使加固管整體膨脹，緊貼于套管內壁，實現錨定與密封。解決了常規加固技術加固密封段短、錨定力小、加固后通徑小的問題。

膨脹套管補貼工藝特點：膨脹管技術進行套損井修復、堵水及層系封堵：1）密封承壓效果好、封堵井段通徑大，2）不影響泵掛的下入深度;3）施工工藝簡單、可靠性高、有效期長;4）可重新射孔，實現完全或部分打開。

3結論及認識

套損井的預防是一項綜合性的工程，它涉及到鉆井施工、完井工藝、作業工藝、注氣工藝、采油管理等，無論哪一項工藝把關不好或工藝配套技術不完善，都將影響套管的使用壽命。因此要從鉆井開始，采取全方位、全過程的套損預防措施，最大限度地保護好套管，液壓變徑整形技術可以取代大修設備的機械整形，實現套管整形，液壓增力解卡技術可以提高小修解卡成功率，緩解大修工作量，膨脹管補貼技術可以實現套損井的低成本治理，保持注采井網的完整性。

參考文獻：

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