油田开发过程中油水井套管损坏问题探讨

油田开发过程中油水井套管损坏问题探讨
发表时间：2018-09-12T15:55:39.603Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：徐智勇[导读] 摘要：现阶段，油田生产作业频繁，生产周期逐渐变长，以及注水、底层下沉引起的应力变化，造成油田开发过程中油水井套管损坏现象逐渐增多，严重影响着油田的产量和开采效率，而且为井下施工带去一定的风险与难度。

长庆油田分公司坪北石油合作开发项目经理部陕西延安 716000
摘要：现阶段，油田生产作业频繁，生产周期逐渐变长，以及注水、底层下沉引起的应力变化，造成油田开发过程中油水井套管损坏现象逐渐增多，严重影响着油田的产量和开采效率，而且为井下施工带去一定的风险与难度。

基于此，本文首先分析套管损坏机理，继而提出有效的预防、检测及修复技术措施。

关键词：油田开发；油水井；套管损坏
引言
在油田生产中，如果发生套管损坏，会造成注采井网布局不合理，影响开发效果与进度，如果重新打更新井会大大增加成本，同时拖延开发进度，因此，套管损坏的预防与修复成为油田开发中亟待解决的问题。

一、套管损坏的类型
首先油田开发中多种因素的干扰，套管损坏的类型较多，常见的有套管的破裂、变形、穿孔、错断等，对套管的运行造成很大的影响，严重的会导致流体泄漏，影响油田生产。

如果注水井的套管发生故障，会导致注入水的窜槽，影响注水效果。

油井的套管损坏，导致压力的泄漏，影响到井下抽油泵的正常运行，致使油井产量大大降低。

套管变形有缩颈变形和弯曲变形两种，有一些还有套管漏失的现象，包括套管断裂、套管错断，一旦出现套管损坏，必须进行修复技术措施。

对井下套管进行修复，可以解决套损故障，保障油水井的正常生产，满足油田开发过程中的技术要求。

二、套管损坏机理
1、地层力对套管的破坏
第一，套管受盐层塑性流动产生的外挤压力而出现损坏和变形，盐膏和盐层发育井段，在波动的外界压力、高压和高温下出现塑性流动，产生较大的外挤压力，大大的超过上覆地层压力而挤毁套管，尽管在有水泥封固的组合套管中，外壁受到的压力会明显减小，但非均匀载荷也会通过固体介质传递到外壁，造成破坏。

第二，在盐层的溶解作用下，扩大了井眼或是造成坍塌而产生外挤压力和冲击力挤毁套管，通常情况下会有结盐出现在损坏处，压裂放压可释放出盐水，严重情况下结盐会卡死油管和套管，不能进行大修。

第三，断层区间非均质力对套管造成的损坏，区间压力会因为断层的存在而表现的不平衡，同时出现水串，加重了套管受力的非均质性，损坏套管。

第四，断层滑移和泥岩蠕动形成的剪切力破坏套管，泥岩层段因高压注水的侵入而出现膨胀蠕动挤压套管，侵入到断层后润滑侧面而出现侧移，形成的剪切力会破坏套管。

第五，在高寒地区永冻层的解冻和再结冻对套管形成损坏，永冻层随着钻进或是热流作用而出现解冻，上覆地层的下沉就会造成套管变形，完井后的油井在间断生产或未生产的情况下又会重新结冻，加大的体积也会损坏套管。

2、施加外力造成的套管损坏
施加外力对套管的损坏主要包括摩擦力、流体动静力、注水诱发力对套管造成的破坏。

套管下入过程中与岩层之间的相对摩擦，生产过程中流动的岩屑和泥浆与表面产生的摩擦，下钻杆中产生的碰撞和摩擦，这些情况下产生强大摩擦力的同时还会严重破坏套管。

在钻井和固井过程中流体会对套管内外壁形成冲击，如果其强度小于套管设计强度则不会造成破坏，但在注水、光油管压裂或环空压裂等高压措施下就会形成强大的轴向力而破坏套管。

注水开发过程中通常需要施加高压，在超过注水层上覆岩压的情况下就会形成浮托和滑移形成剪切、弯曲和拉伸，损坏套管。

三、油田开发过程中油水井套管损坏的预防及修复
1、套损预防技术
油田开发过程中，要想杜绝套损现象、保持井筒完整，确保油田开发顺利，保障油田产能，就应该以预防为主的原则，控制套损现象的发生，采取有效的预防措施，防止发生套损故障。

控制合理的注水压力，严格配注要求，实现水驱的开发效率。

针对高渗透层控制注水，低渗透层加强注水，并对套管的承压能力进行测试，防止超高压运行状态下，引起套管的变形。

长期高压注水，导致套管超负荷运行，套管受到地应力和地层压力的作用，极易发生套损的现象。

合理控制油井的生产压差，提高油井的开采效率，降低套损的发生率，减少井下修井作业的工程量，从而降低油田生产的成木，才能达到提高油田生产效率的目的。

2、套损检测技术
检测技术的使用，可以准确判断出套损的位置以及套损的类型，帮助工作人员制定合理的修复技术，提高套损修复的工作效率。

现阶段，我国已经形成的套损检测技术主要有井温仪测量井温曲线的技术措施，验证套管泄漏的情况。

多臂井径仪井径测量技术，可以测量井径的变化，判断套管的缩颈变形。

超声波成像技术措施的应用，能够分析井下套管的影像资料，更加精准地判断套损的类型。

井下电视检测技术的应用，将井下套管的运行情况进行现场直播，实现了可视化管理的目标。

通过各种检测技术的使用，能够准确判断井下套损的类型，采取相应的对策，实施修井作业，及时恢复套管的正常运行状态。

3、套管修复技术
套管修复技术主要包括套管整形工艺、套管修补技术、套管加固技术、倒套换套技术以及套管内侧钻工艺。

根据缩径变形的复杂程度不同，套管整形工艺可分为机械整形和爆炸整形，机械整形修复工艺主要应用于轻微缩径变形，而在形变超过内径12%的严重变形情况下就可采取爆炸整形工艺。

机械整形工艺中的主要设备有辊子整形器、梨形整形器和铣锥等，受制于配套设备和钻具重量，通常是对轻微缩径变形、套管毛刺等情况进行处理。

爆炸整形是通过爆炸的瞬时能量来应对挤压应力和变形应力进行扩张膨胀，重新分布局部地应力完成修套。

爆炸整形通常应用在变形后井径超过70 mm的套管。

套管补贴技术是目前套管修复方式中最为有效的一种，对于机械损伤、丝扣漏失、误射炮眼和腐蚀穿孔导致的套管损坏情况，通过补贴工具将波纹管以液压挤胀的方式补贴在损坏部位。

如果是在小范围内出现不连续的射孔段或破损孔洞，可进行50~100 m长度补贴。

套管加固技术包括单端悬挂座封加固技术和双端密封加固技术。

双端密封支撑体加固技术是将支撑体加在小套管两端，在液压挤胀作用下使其在破损部位密封固定，以此来完成修复。

多用于套管错断、破裂和变形的情况，对于通道有加固密封的作用。

套管加固技术比补贴技术更适用于错断井或外压较大的情况。

套管悬挂加固技术是在目的井段下入小套管，井口悬挂后再对原套管环空和小套管进行泥浆封固，最后钻掉多余水泥浆而形成坚固通道，一般应用于长井段套损井、老井加深井和套管开窗井。

当套损情况比较严重的时候，为恢复正常生产，可通过管外套铣后倒出损坏套管，更换套管的方式来达到目的。

该技术可以适应于各种采油工艺需求，并且修复后的油水井能完全恢复内通径，是目前修复最彻底的一种方法。

套管内侧钻工艺是在损坏部位上方开窗，通过钻具组合在窗口处钻开新井眼，抵达目的层后下尾管固井，国内的侧钻井技术已经形成较成熟的配套，也取得了较好的效果。

结语
综上所述，要解决套损问题，首先要了解套损的机制，然后针对不同的套损类型，采取最佳的修复措施，提高套管的完整性，恢复井筒的正常运行，满足油田开发的要求。

在本文的研究中，主要分析从套损的预防、检测以及修复几个方面，对套损问题进行解决，旨在提高套损修复的质量，满足油田开发的要求。

参考文献：
[1]杜兴龙.油水井套管损坏机理与防治[J].石化技术，2016，11：298.
[2]吴栋，何樱，张海龙.油水井套管损坏机理与防治措施研究[J].科技创新与应用，2012，26：138.。