油套损坏机理与防护技术综合研究

王希芹（中国石油辽河油田分公司金海采油厂，辽宁 盘锦 124010）

油套损坏机理与防护技术综合研究

王希芹（中国石油辽河油田分公司金海采油厂，辽宁 盘锦 124010）

近年来，随吞吐轮次的增加与采出程度升高，稠油油藏油套损坏现象日益增加，针对金海采油厂洼38区块的油层套管损坏现状，研究了其损坏机理，找出主要影响因素，在此基础之上研究保护套管具体方案，延长油井寿命，降低采油成本，为油田带来了可观的经济效益。

洼38块;稠油;套损机理;套管保护技术

金海采油厂洼38区块是一个整装区块，1992年投入开发的深层特稠油油藏,地质储量3000多万吨，含油面积8.9km2，油田开发方式为蒸汽吞吐，2001年进入产量递减阶段，该区块油层出砂严重，套管损坏严重是该区块油水井两大特点。

针对套管损坏的问题，进行了相关统计分析：该区近3年停、关井560多口，由于套损停、关井120多口，套损停、关井数占总数停、关井的21%以上。为了改善该区套损现状，完善该区套管保护措施以及研究适合于该区的套管修复技术，开展了套损机理及套管保护综合技术的应用与研究，通过一系列措施使大大减少了该区块套损井数量，增加了油井利用率，降低了采油成本，给油田带来了良好经济效益和社会效益[1]。

1 套损机理研究

1.1 材质及固井质量影响

套管质量不合格是导致套损的一个重要原因，如果套管抗剪、抗拉强度、螺纹未达到标准要求，低等，或本身存在微孔、微缝等，在经历长期生产后，必然会导致套管损坏。

固井质量的优劣是导致套损的另一个原因，直接影响套管寿命。井眼不规则、井斜、固井水泥不达标、水泥胶结固化不好、注水泥后套管拉伸载荷过大或过小等，这些固井质量方面缺陷都会影响固井质量。

1.2 射孔的影响

造成套管损坏的第三个原因是射孔冲击。套管完井均需射开油层，建立油流通道，射孔时，几十发射孔弹瞬间爆炸，在套管壁上将会产生巨大冲击作用，深孔段和非射孔段交界处产生强烈应力集中，会发生剧烈蠕动变形，造成套管抗挤压强度降低。如果射孔出现误差过大而射中隔层泥岩，射孔液深入泥岩孔隙造成水化膨胀，导致地应力变化，挤压套管变形。另外，射孔密度不合理也会造成套管强度降低[2]。

1.3 井身结构设计不合理

目前，国内各油田在设计套管时，都是假设外挤压力均匀分布在套管上，在此条件下计算套管抗挤强度的，也就是说按静水压力分布规律来计算有效外挤压力的。但是，实际地质构造非常复杂，而且多数套损都是非均匀载荷造成的。国外研究表明，套管柱受非均布外挤压力比受均布外挤压力作用时的抗挤强度小得多。

1.4 油层出砂的影响

油层出砂，特别是坍塌性出砂是导致套损的又一个重要原因，因为油层大量出砂后会在局部形成空洞，加上地层的非均质性和复杂性，出砂过程中油藏的塌陷、压实以及地层下沉都将会使得套管发生挤毁、弯曲、压缩、剪切等破坏。

1.5 注蒸汽的影响

造成套损主要原因是热应力作用，尤其是热采井更为突出。因为目前热采井套管最大允许温度为204℃～220℃，而辽河油田注蒸汽的平均温度在320℃左右，远远超过了套管耐温强度，在高温作用下弹性模量、屈服强度和抗拉强度均会不同幅度的降低。再者由于古井水泥和套管的弹性模量和线膨胀系数不同，且热采井固井水泥一般都返到地面，必然影响套管膨胀和收缩，套管柱在持续高温、热应力作用下，必然会产生疲劳裂纹、压缩变形、泄漏或者脱扣[3]。

2 套管保护技术研究

2.1 改进套管设计

设计套管时优选方法、管材材质、优化井身结构，采用耐腐蚀、抗高温材料的壁厚套管。

2.2 提高固井质量

使用套管扶正器，使管柱居中；稠油热采井固井加砂，使用优质G级水泥，增加水泥强度，降低水泥受热破碎程度，从而降低套损程度。注水泥过程中活动管柱，优化施工参数，控制水泥排量和环空流速，提高注水泥质量。

2.3 完善套管完井

针对稠油热采通过两个方面改善套管完井：一是采用厚壁、偏T扣型套管，使用高强度材质，增加套管抗拉强度。二是应用预应力完井方法（地锚提拉），在斜井固井作业过程中使用套管扶正器，增加套管柱居中程度，这样就能防止管柱贴到井壁上，大大提高固井质量。

2.4 改善射孔工艺

从两个方面改善射孔工艺：一是射孔枪的选择，尽量使用有枪身枪，射孔弹同时发射，对套管壁冲击力大小基本相同，套管内径变化基本一致，减少应力集中，降低裂缝产生机率。二是射孔参数的选择，射孔密度要合理，射孔孔眼杜绝直线型排列，选择射孔相位角均为60°，研究表明在相同孔密和孔径条件下，该相位角射孔比其它相位角射孔后套管损伤小，抗压强度更高。

2.5 优选防砂工艺

针对出砂问题，要因地制宜，即根据每口油井不同井况、不同出砂类型，采用不同的防砂工艺，通过筛管防砂、砾石充填防砂、人工井壁防砂、压裂填防砂等工艺形成有针对性的防砂屏障，最大限度地阻止地层出砂。

3 套管修复技术研究

3.1 套管整形技术

目前，套管整形技术分为机械式和液压式，机械式操作简单，但整形力小；液压式操作稍复杂，但整形力大。根据不同井况，选择合适整形工艺，近三年共实施套管整形13井次，成功11井次，成功率接近85%。

3.2 套管补贴技术

近年来，对于套损或腐蚀严重，无法实施整形的井况，通过优选高强度材质，利用大通径补贴管实施套管补贴17井次，成功恢复套损井14口，施工成功率80%，日增油18吨。

3.3 小位移侧钻井技术

对于套损特别严重，套管整形或补贴无法实施或修复效果不明显的10口生产井，研究了小井眼侧钻技术，施工成功9口，成功率90%，日产油近30吨。

4 结语

研究了金海采油厂洼38块油井套损机理，找出了影响套损的主要因素，在此基础上提出了5种套管综合防护工艺和整形、补贴、侧钻3种修复技术。三年来，恢复套损生产井30多口，增加日产油50多吨。减少大修作业约40井次，节约大修作业费用近1000万元，降低了采油成本，延长了油水井寿命，增加了总体效益。

[1]任芳祥，孙洪军，户昶昊.辽河油田稠油开发技术与实践[J].特种油气藏，2012，19(1):1-8.

[2]赵洪山，管志川.稠油热采井套管柱损坏机理及预防措施研究[D].北京：中国石油大学研究生学院，2007.

[3]房育金，郭伟锋，张云杰，等.低渗透油田套管损坏机理分析及防治措施[J].特种油气藏，2006，13(4):78-80.

[4]杨平阁，陈莹，欧阳涛，等.油井套管补贴大修技术[J].特种油气藏，2002，9(3):52-54.