小修作业施工对套管的损害机理与保护措施研究

郝成志 乌文力 刘刚 王杰

（新疆油田公司工程技术公司，新疆克拉玛依 834000）

小修作业施工对套管的损害机理与保护措施研究

郝成志 乌文力 刘刚 王杰

（新疆油田公司工程技术公司，新疆克拉玛依 834000）

随着油田进入高含水开发的后期，出砂、高强度注采、频繁作业以及井身结构、完井质量、套管材质等诸多因素影响，套损井日益增多，套损问题日趋严重，而目前套损井修复工艺复杂、难度大，多数只能工程报废处理或带病生产，成为制约油田开发效益进一步提高的重要因素。油田作业在采取防砂、稠油热采、三次采油、频繁的改层生产等工艺措施实施中，单井作业频率及作业工序相对其它油田都居高不下，加剧了作业过程中对套管的损伤，修井作业已成为油田套损井逐年增多的一项重要原因。

修井作业 套管损伤机理 保护措施

1 不同修井作业工况形成套损机理分析

1.1 高压施工对套管损伤机理分析

高压施工对套管造成损伤主要有：高压对承压能力弱的套管造成的损伤，高压注水，注水井油管在长期的注入水腐蚀下，部分已被腐蚀穿孔，注入水会由穿孔的油管通道进入油套环空，套管同样被不同程度的腐蚀。挤压充填施工时，地面通过防砂车组泵入携砂液，将充填砂挤入地层，因此套管在施工时同样承受高压。油管在高压施工时刺漏对套管喷射造成的损伤，形成油管刺漏的基本条件是油套产生压差及油管漏失，当以上两个条件形成后，高压携砂液会从油管漏点释放，可能像水力喷砂射孔一样在短时间内击穿套管。

1.2 二次射孔对套管的损坏

为了提高产能，部分油田采用大枪大弹，大直径射孔孔眼削弱了套管抗拉抗压强度。再加上腐蚀、高压施工等因素影响，套管的抗拉抗压强度会大幅度降低。射孔枪在井下是依靠磁定位系统进行定位，一次射孔后射孔孔眼会均布在套管壁上，二次射孔虽然深度能准确的控制，但不能在原有孔眼基础上进行准确布控重复射孔孔眼，使重射孔的孔眼不规则的叠加在原射孔孔眼上，如果是纵向上叠加会导致套管纵向受力的降低，易产生裂缝弯曲；如果是横向上叠加，会导致套管横向受力的降低，易产生错断。因此重复射孔，对套管的损伤是严重的。

1.3 磨铣施工中套损机理分析

磨铣碎屑对套管的损伤。目前使用的磨鞋大圆柱体底面和侧面有过水槽，在底面过水槽间焊满耐磨材料，磨铣施工时耐磨材料在钻压的作用下，吃入并磨碎落物，磨屑随循环液带出地面。碎屑经磨铣工具外壁与套管内壁环空上返，造成磨铣的卡阻和划伤套管。

磨铣工具本身对套管的损伤。包括磨铣工具磨偏后对套管造成的损伤，工具在井筒中会随意摆动，偏磨套管壁，导致套管壁变薄、甚至磨穿。磨铣工具本体磨铣材料对套管造成的损伤，磨铣工具磨铣材料一般采用高强度合金材料，在磨铣的同时也会对套管造成划伤，当磨铣进尺缓慢这种划伤会对套管造成很大当伤害。

1.4 打捞解卡对套管的损伤

打捞对套管的损伤。打捞是修井作业在井下事故处理中常采用的一种措施，如果操作不当会造成打捞失败或使事故复杂化；若工具被卡，在活动解卡过程中，工具本身会不断地对套管造成刮伤，严重的会挤破套管。

解卡对套管的损伤。大负荷解卡会产生对套管的提拉，套管便有可能被提拉发生弯曲。活动解卡时油管会在套管内被反复的拉直压弯，从管柱顶端到管柱底端，管柱受压程度逐渐增大，相对套管的冲击力自上而下逐渐增大，其后果是造成对水泥环的损伤。

1.5 高频率起下管柱作业对套管的的损伤

油管在套管内的起下，会对套管产生不断的磨损，磨损的程度与井的斜度与频率有关，斜度越大频率越高则磨损程度越大。

2 修井作业对套管损坏的预防

2.1 针对高压施工对套管的保护

油田进入高含水开发期，套管在生产、注水过程中已经严重腐蚀老化，部分井的套管已不能承受高压。因此，在高压施工中对套管的保护势在必行，方法是采用封隔器来封闭油层以上套管环空，封隔器以上套管不承受压力，起到了保护套管的作用。

2.2 钻磨铣施工过程中的保护

磨铣过程中产生的大块碎屑不能随流体上返滞留在井底磨损套管是造成套管损伤的主要因素。因此，通过改变碎屑上返通道来减少碎屑在井底堆积，可有效避免碎屑随着磨鞋头转动划伤套管。局部反循环磨铣工具可在不改变循环水的冲刷、冷却、携带作用的条件下有效防止正循环磨铣所产生的碎屑卡钻、磨损套管的事故的发生，避免了对套管的损伤。钻磨铣施工过程中，钻压的大小、排量的高低、转速的快慢，对保护套管顺利施工起到了关键作用。磨铣施工前选择合适尺寸的磨铣工具、弄清楚井内鱼顶形状、材质；施工中分析返出碎屑情况，研究井内磨铣状况，采取合理的转速和钻压。如果长时间磨铣无进尺可能是磨铣工具已经损坏或者偏磨套管，出现这样的情况不可盲目增加钻压、钻速，应该降低钻速上提管柱缓慢下放观察分析。

2.3 复射对套管损坏的保护

套管射孔完井是一种主要的完井方式，射孔之前应该对套管性能、材质、产能进行适应性研究，结合地层渗透率进行产能论证，选择合理孔数、孔密，确保射孔尽可能一次完成，避免重复射孔。对于必须开展重复射孔施工的层段，采取复射之前详细了解上次射孔枪型、弹型、孔密、孔数，采取射孔新工艺。

2.4 优化作业方案，提高作业质量，降低作业施工频率

对作业方案进行充分论证，确保作业一次成功，减少反复该层生产；提高作业一次成功率，避免多轮次施工；优化施工设计，在不影响作业质量的前提下，优化施工工序，减少管柱起下次数。

2.5 封堵、化学防砂造成套管损坏的预防保护

通过实验分析化学防砂及封堵用料在地层的分布情况；掌握各种化学防砂及封堵用料的膨胀量有可能对套管的损伤；各种化学防砂及封堵用料对不同井况的适应性。

2.6 合理确定打捞解卡工艺措施

要准确掌握井内落物状况，优选可退打捞工具。大直径套管要使用引鞋，防止工具发生抄手事故。活动解卡时间不易过长，且冲击力不可过大。

3 结论与认识

套管保护是关系到油田能否持续顺利开发的一项重要工作，特别是油田开发后期的套管保护工作显得尤为重要。因此，要把修井作业过程中对套管保护作为一项重要工作来开展，开展修井作业对套管损伤机理的研究，提高认识完善措施，使修井作业过程中的套管保护工作落地实处。

［1］刘合，金岩松；套损井最佳修井时机和修井策略研究［J］.石油钻采工艺，2004年05期.

［2］姜民政.套损井修复过程中修复力的确定及水泥环损伤机理研究［D］.哈尔滨工程大学，2003年.