坨21斷塊注水井套損原因分析及預(yù)防措施

郭海燕 周?chē)?guó)瑩 杜娟 胡靜 李恒東

（勝利采油廠采油管理五區(qū) 山東 東營(yíng) 257000）

引言

坨21斷塊于1968年進(jìn)入全面注水開(kāi)發(fā)階段，該斷塊共有11個(gè)砂層組，52個(gè)小層，平面上滲透率在200-9000毫達(dá)西。縱向上滲透率在200-1200毫達(dá)西，平面及縱向上滲透率級(jí)差均較大。

統(tǒng)計(jì)近幾年坨21斷塊新增停注井及扶長(zhǎng)停的情況，每年扶停井?dāng)?shù)趕不上新增停注井?dāng)?shù)，注水有效率受到制約，開(kāi)發(fā)效果受到嚴(yán)重影響。

1 坨21斷塊注水井套損情況調(diào)研

坨21斷塊共有注水井107口，目前由于套漏、縮徑、套管彎曲、井內(nèi)落物或者地層出砂等原因造成的停注井共計(jì)47口，帶病注水共計(jì)13口，根據(jù)套管損壞特征對(duì)60口套損井進(jìn)行分類(lèi)：

套管彎曲變形、套漏小計(jì)43口，占比71.7%。井筒帶有落物的共計(jì)23口井，占比38.3%。一口套損井一般是多個(gè)套損特征同時(shí)存在：例如ST3-12-171井于2007年地面返水關(guān)井。該井套管縮徑、淺層套漏、貼堵失效且打撈復(fù)雜等原因工程報(bào)廢，于2013年封井。

2 套損原因分析

在井年限較長(zhǎng)或者累計(jì)注水量較高的情況下，套管不可避免的發(fā)生損壞。另油層套管在固井、射孔、開(kāi)采等作業(yè)過(guò)程中，地下環(huán)境復(fù)雜、受力條件不均勻，是導(dǎo)致套管損壞的重要原因[1]。

2.1 地質(zhì)因素

影響套損井的地質(zhì)因素主要包括斷塊內(nèi)斷層的分布狀況、泥質(zhì)含量、油層的壓實(shí)程度、地層傾角、地震活動(dòng)等[2]。

2.1.1 斷層分布對(duì)注水井的影響

坨21斷塊的套損井在斷層附近比例高，65%的套損井分布在距離斷層100m以內(nèi)的位置。這是由于鉆井過(guò)程中鉆遇斷層，原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，巖層產(chǎn)生位移和變形，擠壓造成套管彎曲、縮徑、甚至錯(cuò)斷。

2.1.2 粘土礦物對(duì)注水井的影響

粘土礦物遇水膨脹，造成套管附近地應(yīng)力的非均質(zhì)分布，易造成套管縮徑。坨21沙二砂層組儲(chǔ)層以巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，顆粒分選中等，接觸方式以線性接觸為主，膠結(jié)方式以孔隙膠結(jié)為主，泥質(zhì)含量9.7%。其中沙二9砂組泥質(zhì)含量較高，測(cè)井統(tǒng)計(jì)高達(dá)20.1%。一般隨著地層深度的增加，伊利石含量逐漸增加而蒙脫石含量逐漸減少，套管縮徑現(xiàn)象易發(fā)生在淺層，深層套管易發(fā)生變形、地層坍塌。

2.1.3 地層出砂對(duì)注水井的影響

射孔段或套漏段井筒附近地層膠結(jié)程度對(duì)套管有一定影響，如果地層膠結(jié)程度差，停井作業(yè)時(shí)地層大量返吐砂，易造成井筒砂埋。

2.2 工程施工

坨21斷塊注水開(kāi)發(fā)時(shí)間較早，固井質(zhì)量的好壞、水泥返高和投入生產(chǎn)后采取的一系列井下作業(yè)施工等對(duì)套管也有影響。

2.2.1 固井質(zhì)量及水泥返高

統(tǒng)計(jì)坨21斷塊停注井的水泥返高，2010年之前完鉆的注水井平均水泥返高為986m，自由套管段較長(zhǎng)，易造成套外腐蝕的套漏，并使上返措施難以實(shí)施。

2.2.2 投入生產(chǎn)后的作業(yè)施工

統(tǒng)計(jì)勝利采油廠注水井已測(cè)40B的185口套損井中發(fā)生磨套撈的平均次數(shù)為8.4次，最高單井磨套銑撈達(dá)到39次。坨21斷塊磨套撈次數(shù)較多的井套管均存在一定程度的彎曲變形或縮徑。磨套撈的次數(shù)越多，套管損壞的越嚴(yán)重。

2.3 日常注水及管理

根據(jù)地層特點(diǎn)坨21斷塊使用兩套注水系統(tǒng)，低壓和高壓注水系統(tǒng)相比，高壓注水井更易發(fā)生套漏。例如ST3-11XN176井日常注水干壓29MPa，油壓由18MPa下降到10MPa。作業(yè)驗(yàn)漏，原井管落井。套銑打撈過(guò)程中，由于該井砂面不斷升高，保留尾深550m管柱，裝井口動(dòng)力暫撤。

在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注入水水質(zhì)不合格，把懸浮固體顆粒超標(biāo)的水注入井中，懸浮固體顆粒隨之侵入油層，在孔隙喉道處形成堵塞。坨21斷塊主要使用坨五-勝四/勝八注-常壓注水井的回注污水，以及坨三-坨76注-高壓注水井的精細(xì)注水。含油達(dá)標(biāo)率基本符合要求，但是懸浮固體含量嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)。

3 預(yù)防措施

根據(jù)上述分析可知，坨21斷塊注水井套壞和地質(zhì)特征、工藝施工情況、日常注水及管理三個(gè)方面密切相關(guān)，制定相應(yīng)的預(yù)防措施，從而延長(zhǎng)套管使用壽命[3-5]。

3.1 地質(zhì)方面

在進(jìn)行井網(wǎng)部署時(shí)，盡量遠(yuǎn)離斷層帶，避免鉆遇斷層。固井時(shí)，利用先進(jìn)的固井技術(shù)比如分級(jí)注水泥技術(shù)等，減少自由套管段的長(zhǎng)度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年之后的坨21斷塊注水井水泥返高均到地面。坨21斷塊開(kāi)發(fā)前，已進(jìn)行最小破裂壓力測(cè)試，目前使用的高壓精細(xì)注水壓力低于地層破裂壓力，避免注入水竄進(jìn)軟弱夾層。

3.2 工程方面

針對(duì)作業(yè)隊(duì)施工質(zhì)量問(wèn)題，勝利采油廠開(kāi)展嚴(yán)格的責(zé)任落實(shí)制度，從結(jié)算上對(duì)責(zé)任單位進(jìn)行考核。井下注水管柱即要追求長(zhǎng)周期，又需要制定合理的強(qiáng)制檢管周期，避免管柱落井、刺損等增加打撈、磨套銑等作業(yè)，制定出《注水技術(shù)指標(biāo)控制考核管理規(guī)范》，對(duì)光管井、分注井均進(jìn)行了規(guī)范化管理，強(qiáng)制考核。

3.3 日常注水及管理方面

生產(chǎn)技術(shù)科組織工作人員化驗(yàn)坨五外輸水水質(zhì)，并對(duì)沿程干線、支干線、單井管線分批清洗。對(duì)于坨三污精細(xì)出口水質(zhì)懸浮超標(biāo)的現(xiàn)象，調(diào)整緩蝕劑加藥點(diǎn)，保持緩蝕劑投加濃度30mg/L，緩蝕劑種類(lèi)由陽(yáng)離子型更換成非離子型。

日常管理方面建立低油壓預(yù)警機(jī)制，當(dāng)注水井油壓低于4MPA或出現(xiàn)套管返水現(xiàn)象，要及時(shí)停井。自2018年以來(lái)，坨21斷塊出現(xiàn)低油壓4口，通過(guò)大修換套或者貼堵技術(shù)，均已正常注水。

4 結(jié)語(yǔ)

坨21斷塊注水注水開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，套管逐年惡化，單元開(kāi)發(fā)效果不僅取決于地下儲(chǔ)量，更取決于是否有先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于開(kāi)發(fā)。通過(guò)分析影響坨21斷塊注水井套管損壞的各個(gè)因素，提出相應(yīng)的治理措施，并取得了一定的效果。下一步還需學(xué)習(xí)注水方面的新知識(shí)，對(duì)套管變形機(jī)理進(jìn)行深入研究，以延長(zhǎng)套管使用壽命，為單元穩(wěn)產(chǎn)打好基礎(chǔ)。