某油田注水井套損機理研究與解決對策

李永美

摘要：應對油田水井套損涉及到了方方面面的工作，只有在多方配合之下才能夠實現既定目標。具體到日常工作中，應該堅持以措施為基礎，以技術為輔助的工作原則。真正落實好工作的細節，將油田水井套損降到最低，進而提高油田的開采效率。因此弄清濰北油田注水井套損機理，優化注水井防治方案對提高濰北油田的開發效率、增加油氣產量有重要的理論和實際意義。

關鍵詞：油田注水井;套損機理;解決對策

油田注水井套管的損壞防范是一項涉及到方方面面的工作，需要多種技術的相互配合才能夠實現既定的目標。在這個過程中，措施是基礎，技術才是輔助，把握好油井設計、施工以及后期管理方面的細節，才能夠做好這部分工作。從而將套管的損失降到最低，保障油田的正常開采。綜合實際情況分析，當前這部分工作中還存在很多問題，上文從筆者的實際經驗出發，對油田注水井套損機理遇防范措施之類的問題進行了總結，希望能夠對改善當前油田的開采現狀有所‘裨益’。

一、油田注水井套管損壞機理分析

1泥巖蠕變

油田水井出砂、套破現象日趨增多，其中泥巖蠕變是主要原因之一，正常注水情況下水井井筒內壓力高于地層壓力，所以井筒內的水會在壓力差的作用下流入油層，油層內的固井水泥灰、砂是不會倒流回井筒內的。但隨著注水時間增長，注水壓力升高，地層泥巖會吸水蠕變、膨脹，導致套管受力損壞。

比如WBCH3-X30井在檢管作業時出現套銑遇阻，加壓負荷15噸，深度至1440.05m，起出后發現套銑筒彎曲嚴重（3.00m彎曲），判定套管變形嚴重;第二次套銑至1438.1m，起出后發現套銑筒變為橢圓形（最小直徑109mm，最大直徑118mm）。上部套管的縮頸，導致無法下入封隔器實現分注。

2套管腐蝕

腐蝕原因導致套破也是油田停注井多的重要原因之一，套破原因主要因為水源礦化度高，腐蝕結垢嚴重。聯合站污水礦化度49000mg/L，注水站水源井平均礦化度30000mg/L，其中昌5站水源井2009年初期達到72124mg/L，高礦化度易造成套管腐蝕等問題。例如WBCH76-X2井作業洗井時出泥漿，原井管柱被砂埋，探砂面在144.88米處，以下位置全部被地層泥漿、細砂埋住[2]。

二、油田水井套損的基本原因

1、地層因素

地層因素是油田水井套損的重要原因，其主要是指的構造應力的變化，注水后引起的地應力變化，層間蠕動、滑動以及腐蝕因素的等等。處在開發初期的油田，加之其沒有受到地震以及地殼活動的影響，其地應力處在相對平衡的狀態之下。此種狀態之下，地層接近于休眠狀態，而長時間的高壓注水會導致地應力發生改變，這會出現局部的壓力不平衡。如果地層存在不封閉的斷層，注水之后水會沿著不封閉的斷層面流動，這時斷層的上下盤抗剪應力就會大幅度降低，如果上下盤抗剪應力不能處在一個相對平衡的狀態，斷層就有可能重新復活。此種狀態下，斷層處會出現滑動，此時斷層周圍的套管就會出現不同程度的損壞。

此外，吸水膨脹以及泥巖蠕變也能夠對水井套管造成不可逆轉的損害。注水開發之后的油田，注入的水會進入泥頁巖，因此泥頁巖就會出現吸水軟化的現象。成巖的膠結力會逐漸喪失，其蠕動的速度會增加。一旦出現這一問題，井眼周圍周圍就會產生非均勻的壓力分布，而在末射孔井段，這種非均勻的壓力分布會直接作用于套管。一旦內外壓力差超過套管的屈服強度，套管就會發生形變。日常開采中，一定要對泥巖的蠕變作用進行綜合分析，必要時應該采取相對應的措施緩解其對水井套管的影響。

2、工程因素

工程因素中主要包括注水井操作因素以及鉆井因素兩部分內容：首先在注水井操作中，射孔、高壓作業等工序其實都會產生不同程度的套管損壞。修井時需要對套管進行射孔作業，套管在經過射孔之后其周圍會產生不同程度的裂紋，而裂紋周圍非均勻應力的影響，會加速這種裂紋變化。從而會使得套管出現損壞，此外一旦套管出現裂紋，那么將很難承受注水而產生的壓力。其次鉆井因素主要是指的井眼質量，管套層次與壁厚的組合以及管材選取等因素對套損的影響。實際工作中，應該落實好這方面的細節，這樣才能夠從根本上提高管套的穩定性。

三、應對油田水井套損的具體措施

1、做好泥質巖夾層防護

射孔作業中，應該做好泥質巖夾層防護工作，在開工之前應該制定相應的防護方案。尤其射孔位置離泥質巖夾層較近時，更應該落實好這部分工作，以此來避免層間互竄，提高固井質量。此外，這也能夠有效的防止注入的水對泥巖層造成破壞。在這里需要強調的是，注水井的注入壓力不得高于地層最小的破裂壓力，這樣才能夠避免套管附近地應力不平衡而導致套管發生的套損。

2、提高注水作業質量

注水井在長期作業的過程中會因為在磨損的過程中在會產生一定的污垢，需要定期的進行清理。若是采用化學原理來進行清理的話需要考慮到化學藥品的腐蝕性，例如像是用酸性溶液清理時，要認真控制好濃度，降低對水井套管的腐蝕，以延長套管的使用壽命。若是采用涂刮的方式來除垢的話，工作人員要控制好作業的力度，減少對套管的磨損程度。

3、選擇合適的防砂方法

做好防砂工作能夠有效的緩解油田水井套損，應該重視油井的先期防砂，尤其需要注意井筒附近油層的保護工作。這能夠有效的避免虧空帶的產生，使油層能夠保持其對上方的支撐，也就保障了油層的穩定性。對于已出砂的油水井，則應該通過化學方法進行防砂，這能夠避免因為虧空帶而造成的應力過于集中。

4、提高套管的抗擠壓性以及抗腐蝕性

油田開采之前要對地應力的數值進行準確的測定，以此來選擇合適的套管等級以及壁厚。在注水時一定要嚴格控制注水量，不能超越注水的壓力極限，要杜絕超高壓注水。尤其是生產時間過長的油井，更需要注意這一點。完井應該采用高鋼級、大厚壁的套管來保證其抗擠壓性。這其實也能夠降低套管的損壞。

總結

（1）油田注水井套損套管損壞的主要有擠壓縮頸損壞、錯斷、彎曲變形和腐蝕破壞幾種形式。導致套管擠壓縮徑的主要原因，在于泥巖蠕變對套管形成的不均勻擠壓力。而層間套管錯斷損壞，則是由于地層滑移所導致的。套管的腐蝕主要原因是由于pH、溫度、鹽性物質結垢、細菌等的腐蝕引起的。

（2）在設計套管時，不僅需要對地應力的變化做充分考慮，還需要關注特殊地層。套管鋼級、壁厚等的設計需要考慮到在油田開采中后期頻繁的射孔和壓裂等措施的影響

參考文獻

[1] 姜守華. 油井套損機理綜述[J].石油石化節能，2011，17（12）：19-23.

[2] 裴桂紅，紀佑軍.油水井套損的地質因素分析[J].武漢輕工大學學報，2019，28（3）：102-105.

中國石油長慶油田分公司第七采油廠白豹作業區