采油一廠尕斯油田套損井分析及分類

1、尕斯油田套變井現(xiàn)狀:

采油一廠尕斯油田自開采以來，就存在注水不足，注采比不斷下降，地層虧空嚴(yán)重，油藏的地層壓力逐年下降的問題，會(huì)導(dǎo)致巖石承受的有效應(yīng)力加大，該應(yīng)力場將發(fā)生與孔隙壓力下降幅度成正比的應(yīng)力值變化(約51%)，巖石壓實(shí)崩塌，滲透率下降。同時(shí)盡管注水壓力不斷提高，特別是99年后，注水壓力有較大幅度的提高，N1-N21油藏注水泵壓達(dá)到了23MPa，E31油藏注水泵壓達(dá)到了25 MPa。而注水量卻不增加，最近幾年突出了注水工作取得了一定的成績，但也暴露出了一定的問題突出的就是套損井的大量出現(xiàn)，一廠現(xiàn)有套損井178口，而尕斯油田就有155口，而且近幾年套損井的井?dāng)?shù)有明顯的上升趨勢。其具體情況如下表1:

2、套損位置及機(jī)理分析:

隨著油田注水開采的不斷推進(jìn)，高壓注水帶來了套損并的不斷增加。我們可以通過表一看出隨著開采的逐年推進(jìn)套損井也在逐年增加，而圖一直觀的為我們說明了套損井的損壞機(jī)理。在這我們分析引起套損可能的三種載荷。

1.是水井周圍的泥巖在高壓注水的情況下進(jìn)水軟化，加速蠕變擠壓套管;

2.是由于油層屬于中孔隙中低滲透的情況，在孔隙壓力下降的情況下，骨架收縮變形，同時(shí)由于油藏層系復(fù)雜，油層和非油層互相交錯(cuò)，各層由于注采不平衡造成的骨架變形不同步，不均勻，高壓注水使水井周圍的泥巖從砂巖中吸水軟化，地層層間產(chǎn)生剪切滑移，使套管產(chǎn)生錯(cuò)切變形。再加上巖石含水增加，強(qiáng)度下降，加劇了地層的剪切滑移和蠕變，

3.是地層孔隙壓力下降，部分垂直地應(yīng)力轉(zhuǎn)移到套管上，使套管受到附加的軸向壓縮和徑向擠壓。

套管損壞是這三種載荷共同作用的結(jié)果，其中地層滑移是最重要的因素，其次是蠕變載荷，孔隙壓力下降引起的地層壓實(shí)的影響較小，圖二為我們客觀的展現(xiàn)了套管周圍存在的應(yīng)力，正是這些應(yīng)力的變化引起了套管的變形及損壞。

當(dāng)?shù)貞?yīng)力變化，會(huì)導(dǎo)致底層作用在套管的應(yīng)力變化，從而出現(xiàn)蠕變。地應(yīng)力變化引起的蠕變造成作用在套管上的最大外擠載荷為47.7MPa(北京石油大學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))，本油藏使用的大部分是N80-177.8-9.19的套管，其所能承受的均勻外擠載荷只有38.03MPa，而N80-177.8-10.36的套管所能承受的均勻外擠載荷也僅為49.35MPa，因此由于地層蠕變產(chǎn)生的載荷基本上可以造成套管失穩(wěn)變形。

造成套管損壞的最重要的因素是地層間的相對滑移，N80-177.8-9.19套管所能承受的最大滑動(dòng)位移約為4-6cm，而實(shí)際發(fā)生的最大位移是其兩倍，必然造成部分套管錯(cuò)斷。

造成套管變形或縮徑的載荷可能是上述兩種載荷中的一種造成的，因?yàn)椴粌H蠕變會(huì)造成縮徑，套管在錯(cuò)切位移的作用下彎曲時(shí)，截面也會(huì)從圓變成橢圓，因此我們不能僅從井徑測井反映出的縮徑就認(rèn)定套管受到了蠕變擠壓，因?yàn)榫畯綔y井不能反映套管軸線的變形情況。但從套管修復(fù)的情況大致可以區(qū)分兩種套管橢圓變形，即可以用脹管器修通的一般為蠕變載荷造成的，或是小的彎曲變形，而不能修復(fù)的則一般是套管發(fā)生了錯(cuò)切彎曲變形。

3、套損類型分析:

我們在對注水井施工總結(jié)、鉛印情況分析及形成機(jī)理分析，將套損劃分為成片套損、拉伸套損及擠壓套損三種類型。具體如下:

1.成片套損

套管遭受剪切應(yīng)力作用而造成的成片損壞。剪切應(yīng)力主要來自高壓注水誘發(fā)的大面積巖石順層滑動(dòng)以及構(gòu)造復(fù)活等因素。套損以錯(cuò)斷為主。發(fā)生時(shí)間相對集中，套損點(diǎn)常與滑移層位或構(gòu)造方位一致。剪切應(yīng)力造成的破壞往往比較嚴(yán)重，給油田開發(fā)帶來的損失大。該類套損井有43口。

2.拉伸套損

指套管在軸向拉力作用下，發(fā)生的脆性拉伸斷裂。套管自重、砂巖層段垂向膨脹以及壓實(shí)都能對套管產(chǎn)生軸向拉應(yīng)力，引發(fā)套管變形。套損以拉斷為主，套管常在接箍處被脫開，若接箍強(qiáng)度高于管體，套管則會(huì)發(fā)生斷裂。套損點(diǎn)深度淺，縱向分布相對集中。該類套損井有1口。

3.擠壓套損

作用在井筒內(nèi)、外差應(yīng)力超過套管的抗擠強(qiáng)度后導(dǎo)致的擠壓變形。又分為內(nèi)壓及外壓損壞兩種類型。內(nèi)壓損壞主要是由注水壓力過高引起的，套管一般沿軸向裂開。外壓損壞是由套管遭受的外擠壓應(yīng)力造成的。常見的外擠壓力有來自管外泥漿柱壓力、地層流體壓力以及圍巖壓力等。套損以縮徑、彎曲變形為主。損壞位置多集中于泥巖部位及射開油層段之內(nèi)，1口井管體通常多點(diǎn)損壞。損壞程度與注水壓力及油層的出砂量關(guān)系密切。該類套損井有97口。

從分類我們可以看出，尕斯油田套損井主要類型是擠壓套損，這類套損井的主要特點(diǎn)是套管變形嚴(yán)重，這就大大影響我們的分注率的提高，其次是成片套損這類套損井是套損加重的表現(xiàn)，還有部分是幾種套損類型結(jié)合的。往往這類經(jīng)修復(fù)起來很困難。因此我們要做好擠壓套損井的修復(fù)以更好提高我們的分注率。

4、結(jié)論分析

(1)油藏泥巖吸水軟化加大了作用在套管上的蠕變載荷是原因之一，由于注采不平衡造成巖石骨架變形在層間進(jìn)水易于滑移的條件下造成較大的地層變形是原因之二，由于油層孔隙壓力降低造成巖石骨架壓實(shí)使套管軸向壓縮是原因之三。當(dāng)然還有一些其它因素如各種作業(yè)，套管本身質(zhì)量以及固井質(zhì)量存在問題等，但主要是上述三個(gè)因素。尕斯油田地層中大量存在的粘土礦物如伊利石、蒙脫石、伊蒙混層比較親水，會(huì)對套管的擠毀有一定的作用，但不是主要因素。

(2)當(dāng)井口注水壓力升高，泥巖層進(jìn)水軟化，容易滑移、蠕變，在孔隙壓力變化的情況下地層變形，造成套管損壞，因此套管損壞的時(shí)間一般在注水壓力使泥巖與油層的交接面進(jìn)水軟化后損壞。

(3)套損主要發(fā)生在射孔層段隨著時(shí)間推移向射孔層上下發(fā)展。

(4)套損井的數(shù)量隨著開發(fā)的不斷進(jìn)行逐年在增加。

5、建議及對策

(1)通過生產(chǎn)措施提高地層的吸水能力如加大壓裂酸化措施。

(2)對發(fā)現(xiàn)的套損井進(jìn)行及時(shí)的修復(fù)以防止其套損加重。

(3)提高注水水質(zhì)、采用套管陰極保護(hù)技術(shù)防止套管腐蝕。

(4)定期對套管狀況進(jìn)行監(jiān)測。

(5)對套損嚴(yán)重的井可以嘗試側(cè)鉆、取套換套和下小套管工藝的應(yīng)用。