稠油區(qū)塊套管損壞原因分析與治理措施探討

劉術(shù)奇 肖天峰 張龍 高昕

中國石化勝利油田分公司河口采油廠 山東 東營 257200

油氣田開發(fā)過程中，油層出砂因素是導(dǎo)致國內(nèi)稠油區(qū)塊套管發(fā)生損壞的主要原因之一，給油田造成了巨額的經(jīng)濟(jì)損失。油井出砂對套管損壞可能會引起以下一些問題：一是當(dāng)油井產(chǎn)生大量砂礫時，它們可能會以高速撞擊套管內(nèi)壁，導(dǎo)致套管表面的磨損和腐蝕，進(jìn)而降低套管的強度和耐久性。二是大量的砂礫可能會堵塞套管間隙，限制油井內(nèi)的流體流動，從而降低產(chǎn)能。

1 稠油出砂井套損情況統(tǒng)計

1.1 套管損壞類型

通過針對河口采油廠稠油井套管損壞的資料統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)稠油井套管損壞的主要類型包括套管縮徑、套管錯斷、套管彎曲、和套管破裂4種情況。其中，套管彎曲和套管破裂分別占據(jù)36.8%和28.0%的比例，占比較高。其套管縮徑和套管錯斷比例較低，分別占據(jù)14.6%和15.0%左右。

套管彎曲指的是套管在使用過程中受到外力作用而發(fā)生彎曲，可能是由于沉積層變形或金屬疲勞等原因?qū)е绿坠艿淖冃巍Ｌ坠芸s徑是指套管在運營中由于溫度變化或內(nèi)外壓力差異等因素引起內(nèi)孔徑收縮。套管錯斷是指套管在使用過程中出現(xiàn)斷裂或斷開的情況，可能是由于操作不當(dāng)、外部荷載或金屬撓曲等原因引起。套管破裂則是指套管產(chǎn)生裂紋或破裂，導(dǎo)致井筒泄漏或產(chǎn)能下降。

1.2 套損位置特點

套管損壞的位置特點主要取決于油井的特殊情況和操作條件。然而，一些常見的套管損壞位置特點可能包括以下幾點：

（1）出口段：套管在油井出口段可能會受到較大的壓力和流量沖刷，導(dǎo)致套管磨損、腐蝕或破裂。此外，河口采油廠可能在出口段設(shè)置一些裝置，如安全閥或射流泵，這些裝置的操作和維護(hù)也可能對套管造成損壞。

（2）彎曲段：在套管彎曲段，套管可能存在彎曲和撓曲的情況。如果套管的彎曲程度超過了設(shè)計或可接受的限制，就可能導(dǎo)致套管彎曲、變形、錯斷甚至破裂。彎曲段通常發(fā)生在油井的水平或傾斜段，因為這些段落中需要進(jìn)行彎曲操作或安裝彎曲工具。

（3）裝飾段：套管裝飾段通常存在一些裝置或工具，用于增加油井的產(chǎn)能或改善井筒條件。這些裝置可能對套管造成額外的力或撓曲，從而導(dǎo)致套管損壞。同時，裝飾段的套管也可能受到流體沖刷和腐蝕的影響。

（4）井口段：套管井口段是與地面設(shè)備連接的部分，因此可能經(jīng)常接觸到擠壓、拉扯或扭轉(zhuǎn)力。這里的套管可能會受到一些意外事件，如鉆桿脫落、管柱撞擊或操作錯誤等的影響，導(dǎo)致套管錯斷或破裂。

1.3 套損對油井生產(chǎn)的影響

套管損壞對油井生產(chǎn)會產(chǎn)生一定的影響。套管損壞可能導(dǎo)致油井的產(chǎn)能下降。例如，套管破裂或縮徑可能導(dǎo)致油井的注采比例異常或流體流動受阻，從而影響油井的產(chǎn)量。套管損壞可能導(dǎo)致油水混合。

套管損壞可能增加油井的安全風(fēng)險。例如，套管破裂可能導(dǎo)致井筒泄漏或井口噴放，使得井口區(qū)域存在高壓或高溫的危險。套管損壞需要及時維修或更換，這將增加維修成本和停產(chǎn)時間。

2 油層出砂引起套管損壞的原因分析

2.1 出砂造成的水平運動對套管造成損壞

出砂造成的水平運動對套管可能造成損壞。當(dāng)油井中的地層存在過多的砂粒或顆粒雜質(zhì)時，隨著產(chǎn)出流體的流動，這些顆粒可能會被帶到井口附近。在這個過程中，沉積物可能會在套管和井筒之間形成摩擦，并產(chǎn)生水平運動。

2.2 增產(chǎn)措施實施期間造成套管損壞

在實施增產(chǎn)措施期間，可能會發(fā)生套管損壞的情況。增產(chǎn)措施的目的是提高油井的產(chǎn)量，但在實施過程中，以下因素可能導(dǎo)致套管損壞：

（1）過載：增產(chǎn)措施可能包括增加注水量、提高注采比、使用更強大的泵浦等。這些操作會增加井內(nèi)液體壓力和流量，可能超過套管的承受力，導(dǎo)致套管承受載荷過大，出現(xiàn)損壞。

（2）油水沖擊：增產(chǎn)措施可能導(dǎo)致油水沖擊現(xiàn)象。例如，增加注水量或改變注采比會增加井口附近的水流，當(dāng)水與油相互碰撞時，產(chǎn)生沖擊力。這種沖擊力可能對套管產(chǎn)生損壞或振動應(yīng)力。

（3）沉積物堵塞：在實施增產(chǎn)措施的過程中，產(chǎn)量的增加可能帶來更多的井底流體，包括砂粒、顆粒物和化學(xué)物質(zhì)。這些沉積物可能堵塞套管孔隙或縫隙，增加套管的阻力，進(jìn)而導(dǎo)致套管的破裂或變形。

2.3 儲層出砂后地層膠結(jié)結(jié)構(gòu)被破壞造成套管損壞

當(dāng)儲層出砂后，地層膠結(jié)結(jié)構(gòu)的破壞可能導(dǎo)致套管損壞。出砂是指儲層中的沙粒、顆粒物等固體顆粒從地層中流出到井筒中的現(xiàn)象，這可能發(fā)生在采油過程中或井下作業(yè)期間。儲層出砂后，以下幾個因素可能導(dǎo)致地層膠結(jié)結(jié)構(gòu)的破壞，進(jìn)而造成套管損壞：

（1）砂粒運動：出砂導(dǎo)致固體顆粒在井筒中流動，與套管表面發(fā)生摩擦。這種運動和摩擦力可能會磨損和磨穿套管壁，特別是在砂粒濃度較高的情況下。

（2）振動和沖刷：出砂過程中，固體顆粒與流體一起進(jìn)入井筒，形成流固耦合的振動和沖刷現(xiàn)象。這種振動和沖刷力會對套管產(chǎn)生沖擊和應(yīng)力，導(dǎo)致套管的破裂或變形。

（3）滲流和管柱塞砂：出砂后，固體顆粒可能會沉積在套管和地層之間形成砂塞。當(dāng)注水或注采等操作進(jìn)行時，壓力變化會引起管柱塞砂，此時沉積物的滲流可能會進(jìn)一步破壞地層膠結(jié)結(jié)構(gòu)，威脅套管的完整性。

3 油層出砂引起套管損壞的治理措施

3.1 采取合理的套管保護(hù)措施

油井設(shè)計優(yōu)化可通過合理的井筒直徑和套管設(shè)計來減少砂粒進(jìn)入井筒的機會。通過選擇適當(dāng)?shù)木仓睆胶吞坠艹叽纾梢蕴峁┳銐虻目臻g來容納儲層出砂時液體和固體顆粒的流動，減少摩擦和沖刷力對套管的影響。

油井維護(hù)方面，定期進(jìn)行油井清洗和排砂是非常重要的。通過清洗井筒和排除積聚的砂粒，可以降低砂粒含量，減少對套管的摩擦和沖擊。

套管保護(hù)方面，采用耐磨、耐蝕的材料或涂層可以增強套管的抗磨損和抗腐蝕性能。選擇具有良好耐磨、耐腐蝕性質(zhì)的材料，例如高強度合金鋼或特殊涂層，可以延長套管的使用壽命并減少因磨損和腐蝕而導(dǎo)致的損壞風(fēng)險。

定期監(jiān)測套管的磨損情況，及時維修或更換受損的部分也是至關(guān)重要的。通過定期檢查套管的磨損情況，可以及時采取維修措施，防止損害的擴(kuò)大，確保套管的完整性。

出砂管理和套管保護(hù)是減少儲層出砂對套管損壞的關(guān)鍵措施。通過合理的設(shè)計、定期維護(hù)和監(jiān)測維修，可以保證油井的安全運營并延長套管的使用壽命。

3.2 定期檢查和維護(hù)套管

在實施增產(chǎn)措施期間，可能會對套管造成損壞。要采取以下措施：

（1）強化監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)：實施增產(chǎn)措施期間，應(yīng)建立強化的監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)，及時監(jiān)測套管的受力情況和磨損程度。

（2）定期檢查和維護(hù)套管：在增產(chǎn)措施實施期間，定期進(jìn)行套管的檢查和維護(hù)工作是非常重要的。通過定期檢查套管的磨損情況，及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)可能存在的損壞點，以保證套管的完整性。

3.4 優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)減輕地層虧空對套管的損壞

為了減輕地層虧空對套管的損壞，可以采取以下措施：

（1）合理調(diào)整采油方案：根據(jù)地層虧空的情況，合理調(diào)整采油方案，控制吞吐周期的長短和頻率，以減少地層虧空的程度。

（2）優(yōu)化注采配比：合理控制注入液體的量和注入口徑，以保持注采平衡，減少地層虧空的發(fā)生。

4 結(jié)論與認(rèn)識

油層出砂對稠油區(qū)塊的套管造成了嚴(yán)重的損害，因此采取有效的治理措施至關(guān)重要。本文分析了套管損壞的類型、位置特點以及油層出砂、增產(chǎn)措施和地層虧空對套管損壞的影響機制。針對這些問題，提出了采取合理的套管保護(hù)措施、定期檢查和維護(hù)套管、加強油井套管監(jiān)測和及時維修、優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)減輕地層虧空等措施。通過綜合應(yīng)用這些措施，可以減少套管損壞帶來的經(jīng)濟(jì)損失，保證油田的穩(wěn)定生產(chǎn)。