套管損壞機(jī)理分析及檢測技術(shù)

高慧

【摘 要】我廠所轄油田經(jīng)過四十多年的開發(fā)生產(chǎn)，已經(jīng)進(jìn)入了高含水開發(fā)期，越來越多的強(qiáng)化采油措施如高壓注水、壓裂、大型酸化、注蒸汽等不斷用于生產(chǎn)，使地層流體場、應(yīng)力場均發(fā)生變化，套管的工作環(huán)境不斷惡化。加之受固井質(zhì)量、套管材質(zhì)以及腐蝕等因素的影響，套管技術(shù)狀況變得越來越差，套管變形、穿孔、破裂等套損井逐年增多，嚴(yán)重影響油田的合理開發(fā)，這就要求我們進(jìn)行套管損壞機(jī)理的分析，并找到有效地檢測手段。

【關(guān)鍵詞】套損；機(jī)理；井溫；40臂；注采井網(wǎng)

0.前言

截止到今年底，采油廠累計發(fā)現(xiàn)套損油、水井443口。這些套損井的大量存在，不僅是固定資產(chǎn)的浪費(fèi)，還會導(dǎo)致一些單元注采井網(wǎng)二次不完善，注采對應(yīng)關(guān)系破壞，儲量控制程度變差， 在很大程度上制約了油田開發(fā)的良性循環(huán)。

1.套管損壞原因及機(jī)理分析

影響油、水井套管損壞的主要因素包括地質(zhì)因素和工程因素。由于這些因素對套管作用載荷的加劇或這些因素載荷疊加的結(jié)果，超過了套管在地層條件下承載能力而導(dǎo)致套管損壞。

地質(zhì)因素指地層的非均質(zhì)性、油層傾角、巖石性質(zhì)、地層斷層活動、地下地震活動、地殼運(yùn)動等地質(zhì)因素導(dǎo)致油水井套管受到嚴(yán)重?fù)p害，導(dǎo)致局部小區(qū)塊套管損壞甚至成片套管損壞的出現(xiàn)。

工程因素指地層改造中的壓裂、酸化，鉆井過程中的套管本身材質(zhì)，固井質(zhì)量，固井過程中套管拉伸、壓縮等因素使套管受到損害。

2.套損狀況檢測技術(shù)及應(yīng)用效果

套管狀況檢測是油水井套損防治的重要措施。進(jìn)行套管檢測不僅有助于確定套管損壞的類型、損壞部位及程度，也為修井工藝的制定和實(shí)施提供切實(shí)可行的依據(jù)和必要可靠的技術(shù)資料，套管技術(shù)狀況檢測還可以為井下套管損壞及產(chǎn)生和加速損壞的環(huán)境原因進(jìn)行分析研究，為采取預(yù)防措施提供可靠依據(jù)。

2.1井溫測井驗(yàn)套管漏失

在地層未被擾動的情況下，井筒溫度與深度的關(guān)系基本上是一條直線，其斜率就是地溫梯度，當(dāng)井筒存在破漏時，漏點(diǎn)處的溫度就會出現(xiàn)異常。井溫找漏測井就是采取“靜止、加壓、產(chǎn)液”的動態(tài)測井工藝，來定性判斷漏點(diǎn)。我廠近5年來，累計實(shí)施井溫找漏228井次，經(jīng)作業(yè)驗(yàn)證準(zhǔn)確找漏191井次，符合率高達(dá)83.8%。

例如河50-斜141井在大修過程中打壓3.5MPa不升，停泵瞬間降為0，于是實(shí)施井溫+流量找漏測井，測試資料顯示1370-1400米溫度和流量都有明顯負(fù)異常，準(zhǔn)確找到漏失井段，用于作業(yè)指導(dǎo)。

2.2電磁流量計驗(yàn)漏測井

電磁流量計驗(yàn)漏測井的原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，導(dǎo)體切割磁力線時，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。電磁流量計利用這一原理實(shí)現(xiàn)對水和聚合物水溶液等導(dǎo)電流體流量的測量。用電磁流量計測井，在套管漏失或變形井段，井筒內(nèi)流體的流速會有明顯變化，根據(jù)流速的變化即可確定套管漏失或變形位置。

河100-側(cè)1井生產(chǎn)過程中突然全水，懷疑油層上部有套漏，實(shí)施了流量+井溫測井，根據(jù)測試資料分析，1550米流速為30m3/h，1570米流速降為4m3/h，分析1550-1570米套管漏失，水量流入漏失段，對該段實(shí)施封堵開作后，日增油3.1噸，含水降至57.8%。

2.3 40臂井徑測井技術(shù)，檢測套管形變狀況

40臂井徑測井儀采用傘形機(jī)械結(jié)構(gòu)，臂間夾角為9度，儀器的傳感器采用非接觸式位移傳感器，測量40條單臂井徑曲線并能成像，其最大內(nèi)徑可計算出套管的剩余壁厚，最小內(nèi)徑可用于套管通徑的測量，用來檢查套管腐蝕、變形、錯位、射孔位置等。

近幾年，隨著油水井生產(chǎn)時間的延長，套管腐蝕漏失現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，40臂井徑測井在尋找漏失井段方面，不但深度準(zhǔn)確，而且能形成套管內(nèi)徑展開成像、圓周剖面成像、柱面立體成像，可準(zhǔn)確判斷套管不同方位上的形變。近五年，我廠累計實(shí)施40臂井徑測井86井次，查出漏失井次33口，漏失比例為38.4%。

2.3.1識別套管變形

套管變形是指由于地應(yīng)力的作用，當(dāng)套管外擠壓力大于內(nèi)壓力時，就可能造成套管一處或多處縮徑、擠扁或彎曲等套管變形損壞，主要包括橢圓變形、彎曲變形、單面擠扁變形、縮徑變形和擴(kuò)徑變形五種形態(tài)。套管發(fā)生變形，利用40臂測井曲線上最大臂值變大、最小臂值變小、剖面成像上也有明顯變化。

2.3.2檢查套管錯斷

檢查套管錯斷與識別套管彎曲相似，只是在曲線響應(yīng)上會出現(xiàn)最大最小井徑突變，最大值超過套管外徑值，錯斷點(diǎn)的截面圖有明顯的偏心顯示。因此，40臂井徑成像儀能夠較好地判定套管錯斷斷面形態(tài)和準(zhǔn)確給出斷面通徑。在河31-斜69井實(shí)施的40臂井徑測井曲線上，測量井段1900-2000米，資料顯示1958-1960米套管變形，有錯斷現(xiàn)象。

2.3.3確定套管孔眼、孔洞和腐蝕

40臂井徑成像測井儀有40個高精度位移傳感探頭，能沿360°全方位同時測出40條井徑曲線。尺度超過1cm的孔眼、孔洞和腐蝕在測試結(jié)果中有明顯的反映。 在河31井實(shí)施的40臂井徑測井中，資料顯示在55-56米有三個探測臂探至套管外，其最大外徑達(dá)145mm（套管外徑為139.7mm），表明該處套管存在孔洞，影響該井正常生產(chǎn)。

3.結(jié)論和認(rèn)識

（1）套管損壞是多重因素共同作用的結(jié)果，有其復(fù)雜性和必然性。

（2）每一種檢測技術(shù)都存在著一定的應(yīng)用局限性，因此，在施工時應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)方式、管柱結(jié)構(gòu)、井筒液狀況和測井目的等因素，有的放矢的優(yōu)選儀器和施工工藝，必要時可進(jìn)行組合測井、綜合解釋，以取得更為準(zhǔn)確的結(jié)果。

（3）應(yīng)堅持“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的原則，優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)與管柱設(shè)計，抓好鉆井與固井質(zhì)量；優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)和施工方案，減輕注采和作業(yè)過程中對套管的損傷。

（4）應(yīng)強(qiáng)化套管損壞程度的檢測和跟蹤，通過時間推移測井對井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行“體檢”，及時采取措施，控制損壞的進(jìn)一步加劇。

【參考文獻(xiàn)】

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