注水开发油田套管损坏讲座

890
888
1961 年
1
东北翼 1961 年
849～858
841
－
1963 年
2
2793
顶部
1964 年 1160～1177
1110
1112
1965 年
1
2042
近顶部 1956 年
930～935
1000
1050
1959 年
3
2816Biblioteka Baidu
西南翼 1961 年 1154～1178
1102
1103
1963 年
油层出砂造成套管损坏 特点
• 弯曲、变形、错断 • 主要发生在射孔段（出砂段）或以上的
地层内 阿塞拜疆石油研究所研究结果：
80口出砂套损井，其中40口在衬管部 分、36口在衬管上部，仅有4口在衬管下 部。
3、岩层滑动造成套管损坏
• 原因：
（1）层理发育的页岩层浸水后，由于进水
阻力小，很快形成浸水域，在区块压力 差或地层倾角产生的地势压差等作用下， 岩层成片滑动，剪切套管。
3
2044
西南翼 1956 年 1019～1025
625
628
1959 年
3
1962 年
410～450
350
350
1972 年
10
623
东北翼 1955 年 1220～1240
1220
1220
1973 年
8
1598
东北翼 1940 年 1516～1524
1511
1511
1952 年
12
5、盐岩蠕变、坍塌和塑性流动 引起套管损坏
泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏
泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏
特点
• 主要发生在泥岩段 • 在未射孔段套管椭圆形变形多 • 表现为零星井套管损坏（注水井为主）
2、油层出砂造成套管损坏
• 原因：油层出砂后，在炮眼附近地层形
成空洞，出砂严重时将会在整个射孔段 形成空洞或坑道，随开采强度增加空洞 的半径也增加。而油层上覆地层的压力 主要靠油层来承担，当上覆层压力大于 油层孔隙压力时，地层应力平衡破坏， 有相当一部分应力将转移到套管上，造 成套管损坏。
1、泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏
• 泥岩特点：不稳定的岩类，当注入水进
入泥岩层后，改变了岩石的力学性质和 应力状态，抗剪切强度和内摩擦系数大 幅度降低，使岩石产生变形和位移。 • 原因：泥岩吸水软化，成岩的胶结力逐 渐消失，吸水后体积膨胀2.5~8.5倍（平 均为5倍），在非均质地应力作用下，岩 石蠕变对套管产生一个非均匀的外挤力， 使套管变形或错断。
套管变形
径向凹陷示意图
套管变形
严重弯曲变形示意图
套管错断型
套管错断示意图
套管错断型
坍塌型套管错断示意图
二、套管损坏机理
（一）地质因素 （二）工程因素 （三）腐蚀造成套管损坏
（一）地质因素
1、泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏 2、油层出砂造成套管损坏 3、岩层滑动造成套管损坏 4、断层复活造成套管损坏 5、盐岩蠕变、坍塌和塑性流动引起套管损坏 6、地震活动造成套管损坏 7、地层压实造成套管损坏
注水开发油田套管损坏 机理及防治措施
报告人：张 士 诚
汇报内容
• 套管损坏形态 • 套管损坏机理 • 套管损坏保护措施 • 对套管损坏的认识 • 套管损坏预测方法
一、套管损坏形态
1、套管变形 2、套管破裂 3、套管错断 4、腐蚀穿孔 5、套管密封性破坏
套管变形
套管受不均匀外挤力造成椭圆变形示意图
972
970
1960 年
1
2185
西南翼 1951 年 1104～1111
－
－
－
－
1121～1126
1068
1070
1961 年
10
1131～1135
－
－
－
－
585～614
523
525
1967 年
13
2768
东北翼 1954 年
280～311
270
273
1974 年
13
东北翼 1961 年
855～912
• 断层复活原因：地层升降、地震、高
压注水
高压注水：一方面使地层孔隙压力提 高，改变了原始地应力场，引起地应力 不平衡；另一方面注入水进入断层接触 面，造成接触面泥化，致使层面胶结力 和内摩擦力趋于零，大大降低抗剪切力， 在上下盘压差或重力作用下，断层滑动， 剪挤套管。
断层复活造成套管损坏
特点
• 断层一旦复活，断层附近的井将出 现成片套管损坏，而且损坏程度严 重；
• 一般以错断、坍塌为主
• 套管损坏位置与断层深度基本一致
断层复活造成套管损坏
巴拉哈内－萨布奇－拉马宁油田套管损坏情况
井号 井的位置 投产时间 射孔深度 套损深度 断层深度 套损时间 服役年限
2365
西南翼 1959 年 1290～1296
1245
1243
1962 年
3
2372
西南翼 1959 年 976～1015
• 盐岩造成套管损坏的原因：盐岩层的
蠕变、坍塌、塑性流动
（1）盐岩是一种晶体，在深层高温高压下 会发生塑性流动，甚至会发生连续流动， 对套管产生挤压和剪切；
（2）注入水进入盐层后，对盐层的浸泡溶 蚀形成空洞、坍塌，对套管产生挤压。
6、地震活动造成套管损坏
• 特点：在时间上，套管损坏数量与 地震频次表现为同步增长，套损数 量随地震强度增加而增多。
（2）注采压差推动岩层滑移：对低渗透或 注水井周围地层堵塞情况，注采井间压 力差距大，可能会导致局部地层在孔隙 压力作用下向油井方向滑动，损坏套管。
岩层滑动造成套管损坏
特点
• 套管损坏以剪切错断破坏为主 • 套管损坏成片发生 • 低压区的油井比高压区更易损坏 • 相邻套损井发生在同一层
4、断层复活造成套管损坏
2、固井质量问题
• 固井质量不合格将严重影响套管 寿命
3、射孔对套管损坏的影响
• 原因：一是外挤力引起射孔套管失 稳破坏；二是由轴向拉力和内压力 引起的套管强度破坏。
1、管材质量问题
• 套管本身存在的微孔、微缝，螺纹不 符合要求，以及抗剪、抗拉强度低等 质量问题都会导致开采过程套管损坏；
• 套管管体尺寸精度，如：套管圆度、 壁厚不均匀等不合格也会影响套管强 度。当套管不圆度达1.44~2.0%时，其 抗挤临界压力降低22~36%；壁厚不匀 度达10~20%时，抗挤临界压力降低 8~15%。
地震活动造成套管损坏
7、地层压实造成套管损坏
• 原因：高压异常油层在开采过程中，油
层压力的大幅度下降，将导致开采层和相 邻泥岩和油层的骨架变形，地层压实，使 套管发生严重变形。
• 特点：多发生在油井，以弯曲、错断为
主
（二）工程因素
1、管材质量问题 2、固井质量问题 3、射孔对套管损坏的影响 4、井位部署问题 5、注水不平衡 6、大型增产措施造成套管损坏