低成本套损治理技术研究与应用

陈小娟 中国石油长庆油田分公司第五采油厂

油井和注水井套损的问题不仅导致注入生产井网的破坏和注入生产的不平衡，而且还损害了油田的高产，这已经成为一个问题。油田开发设计的全过程迫在眉睫。如今，油井套管的损坏大致可分为形变，错位和腐蚀穿孔。造成油水井套损的关键因素包括地质构造应力，工程设计及其侵蚀要素。其中，“强注强采”膨胀引起的油水井套管的地质构造力和内外压力差是造成套管破坏的最关键的两个因素。根据套损的原理，采取预防措施来减少油水井套损所造成的损坏，对油气藏的开发设计具有重要的现实意义。

一、问题的提出

相对于套管完好井，套损井主要存在以下三方面的开发难题：一是补贴加固后，“陪绑”潜力小层问题突显。补贴加固是治理套损井的主要技术，当严重套损点接近射孔层段时，为加固套管往往需要牺牲部分未发生套损的油层。近年来，平均每年治理套损井115口，套损后加固治理的15口井，由于受套损位置及相邻小层距离的限制，其中有37%会损失未套变小层，井、层的开发利用率受到影响。二是高含水及出砂套损井治理难度大，维护成本高。高含水套损井存在较严重的低效无效水循环，影响非主产层剩余油开发，出砂套损井不但影响油水井的正常生产，而且增大了油田维护工作量，增加了开发成本。高含水或出砂套损井亟须堵水或固砂治理，但由于存在套变，不进行大修预处理，常规措施工艺施工管柱无法正常下入，措施难度及施工风险较大。三是有待实施压裂的套损井较多，压前套管修复成本高，延误压裂施工时机。随着油田开发的深入，多数正常套管井已经进行了重复压裂改造，在现有工艺技术条件下，措施挖潜潜力承逐年下降趋势，具有改造潜力的套损井已成为后续主要的压裂挖潜对象之一，对于套损井若先进行大修整形或加固后，再应用常规配套的压裂工艺进行挖潜改造，增加了开发成本，延误压裂施工时机，同时导致部分层段无法实现二次改造动用。

二、套管损坏的原因以及机理分析

老油田套损井套管破损的类型主要是腐蚀现象。套管腐蚀破损的主要特征是套管出现外腐蚀，有时也会出现内腐蚀。老油田套管腐蚀破损主要是点蚀。随着油井开采时间的延长，老油田油井的套管腐蚀深度持续加深，套管表面的应力引起腐蚀段产生变形和裂缝，套管腐蚀损坏程度加剧。套管腐蚀破损的形成，首先是出现腐蚀坑，随着腐蚀坑的持续扩大，套管出现变形和裂缝，裂缝继续扩展导致套管破裂。油田井注水异常也可能是由测量偏差引起的。当测量测试数据与实际情况偏差较大时，相应的注水措施也会有所不同。由测量偏差引起的注水误差也是现实中油田井注水异常的原因之一。目前，最常用的测量方法是注水井分层测试、井下流量计测试。其实这两种分层试验的工作原理是一样的。两种方法都是根据注水井的井内情况，采用控制压力的方法完成分层试验。运用压力科学的相关理论知识进行数据收集和分析，完成对油田注水井情况的了解。在实际操作中，要注意在水流稳定后进行测量，进行更多的水滴和多点测量流量，从而提高测量检测数据的准确性和可靠性。

三、套损的治理优化策略

（一）油层出砂造成套损

在油田的生产过程中，用于产生沙子和白色边缘的填充液通常是软粉砂细沙的疏松板岩层。对于这种白色边界填充液的制砂，在不考虑水对结构的损坏的情况下，从结构力学的角度来看，制砂的原因是排油装置的机械作用力，破坏了排油装置的结构。白色边界填充液体首先是结构的一部分。对于没有淤泥细砂的松散砂，排油孔会将松散的砂子抬起，从而在油气井中产生砂子。在整个注水过程中，板岩层中的粉砂很容易吸收水分并溶胀和水解。在采出液的高抗压强度下，压差非常大，白色边缘填充液岩层的框架结构被破坏，导致油气井周边地区出砂。在产砂区将引起裂缝。如果裂缝太大，则当由它引起的拱顶不能施加到上覆岩层的工作压力时，上覆岩层的工作压力将部分迁移到防水套管，从而破坏防水套管。

（二）液压式斜井封隔器隔采工艺技术

对于某些套管破损斜井的治理过程中，采取常规封隔器隔采工艺技术后，容易出现油管弯曲变形、管杆偏磨现象加剧、抽油机械设备负荷大大增加等问题，这些状况发生的解封压力较大，容易导致结垢井大修拔钻。因此，可采用液压式斜井封隔器隔采工艺技术。液压式斜井封隔器隔采工艺技术的工作原理是在座封阶段，通过向油管内注水加压，让液压座封机构在液流的作用下，快速达到抗压阻力。抗压阻力达到标准后，抗阻机构剪切销钉被剪断，液压座封机构动作，推动硬扶正机构钢球开始爬坡，涨到套管内壁扶正工具后，密封机构胶筒通过压缩密封套管，座封压力值满足要求后，完成座封工序。在解封阶段，首先将管柱向上提起，解封机构开始作用，解封剪切销钉被剪断，锁定机构达到要求自动弹开，密封机构和硬扶正机构被回收，解封工序完成。液压式斜井封隔器隔采工艺技术在油田的套损井治理中应用比较多，但该技术应用过程中发现有优点也有缺点。一方面，液压式斜井封隔器隔采工艺技术通过在封隔器顶端的扶正钢球来完成角度120度时的扶正动作，在座封过程中，扶正作用的完成是靠受压的扶正钢球受压突出来完成的，钢球突出扶正能够保障液压式斜井封隔器的胶筒与套管之间的接触良好，从而保证座封的良好效果。同时，液压式斜井封隔器隔采工艺技术在封隔器内设置自动解封结构和机制，解封的阻力大大减小，解封的便捷性大大增加。另一方面，液压式斜井封隔器隔采工艺技术的应用过程中，隔水管柱、生产管柱二者融为一体，封隔器没有适合的检修手段，进行检泵作业时必须更换新的封隔器。

（三）精细油藏地质描述，提高套损预防针对性

深化认识，提高小层、断层及微构造描述精度，摸清构造因素，为精准成因分析提供地质依据。利用测井资料结合新采集的三维地震资料，立足于井震结合，通过地震断层与井断点、地震分层与井分层的“2 个匹配”，精细刻画出断点、断层和地层的空间组合配置关系，绘制出 2000 余个相带图，明确了油水井注采关系；应用储层细分解剖技术，深化了砂体非均质特征认识，明确井间砂体连通状况，实现了“构造精细到井间，储层精细到单砂”的油藏描述目标。地质多学科技术的应用，为精准套损预防奠定了地下构造环境基础。控制布井方案，确定了新区井别设计、二次加密井设计、油井转水井调整方案必须尽最大可能远离断层的原则，降低套损风险。

（四）提升油田注入水质

油田深注入井套管损害的改善必须集中在改善油田水的引入上。在改善将油田引入水体的整个过程中，工作人员应首先保持清醒，并了解防水套管的上端大部分是由于腐蚀而损坏的。员工应该率先尝试在整个过程中避免腐蚀和侵蚀，以便更合理地减少泄漏。其次，在提高水体的整个过程中，工人的素质也有一个关键的危害。整个过程中，工作人员必须做好维护外壳，提高机械设备的杀菌和耐污性等工作，最终达到维护防水外壳的预期效果。根据现场应用情况，现阶段封隔器隔离处理技术或套管破井的关键处理方法，在防水套管的处理中，侧移，套管更换和小型防水套管处理技术都比较完善，但成本增加，项目建设时间长，密封段生产技术的天然气动力改造，套管渗漏修复技术和真空泵油田技术需要进一步的科学研究。以便在现场进一步应用和推广。套损井的环境修复是一项长期工作。要根据套损的监测与跟踪工作，全面掌握油田套损的动态，促进套损原理的科学研究，并进行安全防护和整治技术。防水套管的外观应改进。进一步提高天然气开采潜力，促进油田稳步发展。

（五）细化防控措施，降低套损风险

套损管理核心与重点是预防，有效的控制措施是套损保护的最好手段。采用“三控三防”措施，明确控制项目、细化控制标准、清晰控制流程、规范操作行为，对生产全过程进行有效控制，规避套损风险，提高防控效果。一是控源头，防质量不达标。控制套管强度，新钻井段全井应用 N80 套管，提高套管抗压强度；控制固井质量，按防套损要求设计水泥返高深度，保证钻井固井质量优良；优化投产压裂、二三次压裂方案，前置液低排量，降低对固井水泥环的损失，待储层形成裂缝后，提高排量输送支撑剂，尽最大可能减小压裂对固井质量的破坏程度，避免注水上窜至泥岩段。二是控过程，防压力不平衡。采取“整体与局部”相结合的方法有效控制注水，整体控制注水总量，降低注采比，保证注采平衡，降低综合含水上升速度，防止区块整体套损增加；局部控制注水压力，针对不同井区采取相应注水控制方式，应用间注、周期注水、笼改分、停注水层、关井等多种方法，保证区域压力平衡。逐步增加分层注水井比例，实现精细注水，精细控制。三是控管理，防操作不规范。把控注水井日常管理，严格执行“四个严禁”注水原则，即严禁超破裂压力注水，严禁注水异常井注水，严禁井况不清井注水，严禁套损水井没报废不彻底先钻更新或侧斜井注水；把控注水井开关操作，严守操作规程，注水井钻关、钻开、作业施工、正常洗井操作时，严禁猛开、猛关，避免造成井内与地层压力差异过大损坏套管。

（六）套管整形工艺

根据防水套管收缩和变形的复杂程度，有两种修复处理技术：机械设备整形手术和爆炸性整形手术。当防水套管有轻微的收缩变形时，请使用机械设备的塑料化妆品加工技术进行维修；当防水套管变形更严重，且总体形状超过防水套管内径的12%时，请使用爆炸性塑料化妆品加工技术进行修复。机械设备整形。使用机械设备的塑料美容仪来进行变形防水套管的塑料美容，因为钻探设备的净重和配套设施机械设备的管束在一些防水性较小的塑料美容套管中是常见的。如套管毛刺、轻微缩径变形。爆炸整形。利用瞬间由爆燃引起的巨大动能，根据物料的传递，将化学能转换为机械动能，从而消除了防水套管的变形地应力和岩层的挤压，从而防水外壳会膨胀并向外膨胀。应力场被迫在某些区域再次扩散，从而达到修复的目的。发生爆炸时，整形外科具有很强的相互作用力，可以根据此直径将管径修复到基本井径。

四、结束语

综上所述，具有剩余油潜力非错断套损井压裂增产改造工艺技术试验的开展，有效拓宽了措施增产井层优选界限，是常规压裂工艺的重要补充，为油田持续措施上产提供了有效的技术保障；通过高含水或出砂套损井个性化封堵工艺技术的开展，形成了高含水或出砂套损井的个性化封堵及配套工艺，可为油田相类似套损井的封堵挖潜治理提供技术借鉴及参考；油层套管选择性密封加固技术是针对现有补贴管及其密封加固工艺的不足，通过研制预制孔眼补贴管及高强度密封环，创新形成的一种新型密封加固工艺，对于油田开发后期，套损井不断增多，产能接替不足，解决套损相邻小层的“陪绑”原油损失问题，具有重要意义。