某油田注水井套损机理研究与解决对策

李永美

摘要：应对油田水井套损涉及到了方方面面的工作，只有在多方配合之下才能够实现既定目标。具体到日常工作中，应该坚持以措施为基础，以技术为辅助的工作原则。真正落实好工作的细节，将油田水井套损降到最低，进而提高油田的开采效率。因此弄清潍北油田注水井套损机理，优化注水井防治方案对提高潍北油田的开发效率、增加油气产量有重要的理论和实际意义。

关键词：油田注水井;套损机理;解决对策

油田注水井套管的损坏防范是一项涉及到方方面面的工作，需要多种技术的相互配合才能够实现既定的目标。在这个过程中，措施是基础，技术才是辅助，把握好油井设计、施工以及后期管理方面的细节，才能够做好这部分工作。从而将套管的损失降到最低，保障油田的正常开采。综合实际情况分析，当前这部分工作中还存在很多问题，上文从笔者的实际经验出发，对油田注水井套损机理遇防范措施之类的问题进行了总结，希望能够对改善当前油田的开采现状有所‘裨益’。

一、油田注水井套管损坏机理分析

1泥岩蠕变

油田水井出砂、套破现象日趋增多，其中泥岩蠕变是主要原因之一，正常注水情况下水井井筒内压力高于地层压力，所以井筒内的水会在压力差的作用下流入油层，油层内的固井水泥灰、砂是不会倒流回井筒内的。但随着注水时间增长，注水压力升高，地层泥岩会吸水蠕变、膨胀，导致套管受力损坏。

比如WBCH3-X30井在检管作业时出现套铣遇阻，加压负荷15吨，深度至1440.05m，起出后发现套铣筒弯曲严重（3.00m弯曲），判定套管变形严重;第二次套铣至1438.1m，起出后发现套铣筒变为椭圆形（最小直径109mm，最大直径118mm）。上部套管的缩颈，导致无法下入封隔器实现分注。

2套管腐蚀

腐蚀原因导致套破也是油田停注井多的重要原因之一，套破原因主要因为水源矿化度高，腐蚀结垢严重。联合站污水矿化度49000mg/L，注水站水源井平均矿化度30000mg/L，其中昌5站水源井2009年初期达到72124mg/L，高矿化度易造成套管腐蚀等问题。例如WBCH76-X2井作业洗井时出泥浆，原井管柱被砂埋，探砂面在144.88米处，以下位置全部被地层泥浆、细砂埋住[2]。

二、油田水井套损的基本原因

1、地层因素

地层因素是油田水井套损的重要原因，其主要是指的构造应力的变化，注水后引起的地应力变化，层间蠕动、滑动以及腐蚀因素的等等。处在开发初期的油田，加之其没有受到地震以及地壳活动的影响，其地应力处在相对平衡的状态之下。此种状态之下，地层接近于休眠状态，而长时间的高压注水会导致地应力发生改变，这会出现局部的压力不平衡。如果地层存在不封闭的断层，注水之后水会沿着不封闭的断层面流动，这时断层的上下盘抗剪应力就会大幅度降低，如果上下盘抗剪应力不能处在一个相对平衡的状态，断层就有可能重新复活。此种状态下，断层处会出现滑动，此时断层周围的套管就会出现不同程度的损坏。

此外，吸水膨胀以及泥岩蠕变也能够对水井套管造成不可逆转的损害。注水开发之后的油田，注入的水会进入泥页岩，因此泥页岩就会出现吸水软化的现象。成岩的胶结力会逐渐丧失，其蠕动的速度会增加。一旦出现这一问题，井眼周围周围就会产生非均匀的压力分布，而在末射孔井段，这种非均匀的压力分布会直接作用于套管。一旦内外压力差超过套管的屈服强度，套管就会发生形变。日常开采中，一定要对泥岩的蠕变作用进行综合分析，必要时应该采取相对应的措施缓解其对水井套管的影响。

2、工程因素

工程因素中主要包括注水井操作因素以及钻井因素两部分内容：首先在注水井操作中，射孔、高壓作业等工序其实都会产生不同程度的套管损坏。修井时需要对套管进行射孔作业，套管在经过射孔之后其周围会产生不同程度的裂纹，而裂纹周围非均匀应力的影响，会加速这种裂纹变化。从而会使得套管出现损坏，此外一旦套管出现裂纹，那么将很难承受注水而产生的压力。其次钻井因素主要是指的井眼质量，管套层次与壁厚的组合以及管材选取等因素对套损的影响。实际工作中，应该落实好这方面的细节，这样才能够从根本上提高管套的稳定性。

三、应对油田水井套损的具体措施

1、做好泥质岩夹层防护

射孔作业中，应该做好泥质岩夹层防护工作，在开工之前应该制定相应的防护方案。尤其射孔位置离泥质岩夹层较近时，更应该落实好这部分工作，以此来避免层间互窜，提高固井质量。此外，这也能够有效的防止注入的水对泥岩层造成破坏。在这里需要强调的是，注水井的注入压力不得高于地层最小的破裂压力，这样才能够避免套管附近地应力不平衡而导致套管发生的套损。

2、提高注水作业质量

注水井在长期作业的过程中会因为在磨损的过程中在会产生一定的污垢，需要定期的进行清理。若是采用化学原理来进行清理的话需要考虑到化学药品的腐蚀性，例如像是用酸性溶液清理时，要认真控制好浓度，降低对水井套管的腐蚀，以延长套管的使用寿命。若是采用涂刮的方式来除垢的话，工作人员要控制好作业的力度，减少对套管的磨损程度。

3、选择合适的防砂方法

做好防砂工作能够有效的缓解油田水井套损，应该重视油井的先期防砂，尤其需要注意井筒附近油层的保护工作。这能够有效的避免亏空带的产生，使油层能够保持其对上方的支撑，也就保障了油层的稳定性。对于已出砂的油水井，则应该通过化学方法进行防砂，这能够避免因为亏空带而造成的应力过于集中。

4、提高套管的抗挤压性以及抗腐蚀性

油田开采之前要对地应力的数值进行准确的测定，以此来选择合适的套管等级以及壁厚。在注水时一定要严格控制注水量，不能超越注水的压力极限，要杜绝超高压注水。尤其是生产时间过长的油井，更需要注意这一点。完井应该采用高钢级、大厚壁的套管来保证其抗挤压性。这其实也能够降低套管的损坏。

总结

（1）油田注水井套损套管损坏的主要有挤压缩颈损坏、错断、弯曲变形和腐蚀破坏几种形式。导致套管挤压缩径的主要原因，在于泥岩蠕变对套管形成的不均匀挤压力。而层间套管错断损坏，则是由于地层滑移所导致的。套管的腐蚀主要原因是由于pH、温度、盐性物质结垢、细菌等的腐蚀引起的。

（2）在设计套管时，不仅需要对地应力的变化做充分考虑，还需要关注特殊地层。套管钢级、壁厚等的设计需要考虑到在油田开采中后期频繁的射孔和压裂等措施的影响

参考文献

[1] 姜守华. 油井套损机理综述[J].石油石化节能，2011，17（12）：19-23.

[2] 裴桂红，纪佑军.油水井套损的地质因素分析[J].武汉轻工大学学报，2019，28（3）：102-105.

中国石油长庆油田分公司第七采油厂白豹作业区