油水井套損主要原因分析及治理措施研究

曹石年

摘要：玉門油田在注水開發(fā)過程中，受油氣儲層類型復雜、非均勻地應力等因素影響，加之開發(fā)過程中的出砂、腐蝕、高壓注水、高壓施工等因素影響，導致油水井套管損壞情況非常嚴重。而套管損壞造成注采系統(tǒng)失調，不僅影響到油田的穩(wěn)產，甚至導致油水井停產、報廢，使得正常作業(yè)無法進行。因此加強套損井治理對油田的穩(wěn)定開發(fā)具有十分重要的現(xiàn)實意義。通過對玉門油田油水井套管損壞表現(xiàn)形式進行分析了，找出了導致套損的主要原因，并提出了預防和治理套管損壞的有效措施，并對各項套損治理技術的優(yōu)缺點進行了詳細闡述。

關鍵詞：油水井套損；套管變形；套管破裂；套損原因；治理措施

前言

玉門油田經過多年的開發(fā)，油水井狀況變得越來越復雜，套管腐蝕、變形和錯斷等現(xiàn)象也在逐年增加。而油水井套管損壞直接影響油田生產和開發(fā)效益，成為制約油田穩(wěn)產和高效開發(fā)的不利因素。因此，針對油田低成本高效精細開發(fā)需要，作業(yè)公司從油水井套損特點入手，致力于探索適合玉門油田不同區(qū)塊油水井的套損檢測技術和套損修復治理技術，形成了適用于玉門油田的油水套損井治理修復模式，取得了很好的效果。

1.油水井套損原因分析

油水井套管損壞形態(tài)可歸納為兩大類：套管變形和套管破裂。套變可細分為縮徑、彎曲、錯斷，套破可細分為裂開、腐蝕穿孔、磨損穿孔。根據(jù)套損機理研究，引起套損的原因主要是：

（1）非均勻地應力使套管容易沿著載荷大的方向被向內擠壓內通徑變小。

（2）斷層失穩(wěn)滑移對套管產生橫剪向切作用，套管發(fā)生縮徑、錯斷變形。

（3）地層出砂形成空洞后增加套管的工作應力（1.5-2.0倍）。

（4）高注水壓力造成泥巖吸水膨脹，上覆巖壓使套管發(fā)生長井段彎曲。

（5）高礦化度水引起腐蝕穿孔。

（6）機械磨損引起套管破裂。

（7）高壓施工對油層段產生擠壓變形甚至破裂。

套管損壞的原因是復雜和多方面的，一般是多個原因綜合作用，最終導致了套管多種損壞形式的存在（圖1）。

2.油水套損井治理常用工藝措施

2.1機械卡封技術

機械卡封技術采用不同規(guī)格的封隔器對套損段進行封隔，維持油水井正常生產。適合長井段腐蝕、套破，封堵段以上套管無變形；破點不吐砂和灰漿的井況，該技術的缺點是不能洗井、加藥，封隔器在井下時間過長有卡管柱的風險。

2.2擠灰封漏工藝技術

擠灰封漏工藝技術是將封堵堵劑擠注到套破段凝固后封堵破點，具有較好的承壓能力和較大的通徑。適應井況：適合套破段較短，擠灰段及以上套管無變形，且擠灰段井斜不宜超過45度。該技術缺點是：施工壓力高、風險高，有可能造成“插旗桿”、二次套損、灰面無法處理等事故。

2.3機械整形工藝

機械整形工藝是修井工藝中針對套管變形采取的常規(guī)工藝，針對套變井況分為沖擊脹管整形、碾壓擠脹整形、刮銑整形，常用工具有梨形脹管器、輥子整形器、銑錐銑棒等。目前我廠主要使用脹管器及銑錐銑棒進行治理。

（1）脹管修套。脹管器是修復井下套管較小變形的整形工具之一，它依靠地面施加的沖擊力，迫使工具的錐形頭部，楔入變形套管部位，進行擠脹，實現(xiàn)恢復其內通徑尺寸的目的。該整形器只適用于Φ95mm以上的單點變形，一次只能整形2mm。脹管修套技術缺點是修套后套管易回彈。

（2）刮銑修套。銑錐銑棒是大修井施工中的重要修套工具，用以打通道，擴徑。是利用外齒銑鞋或硬質合金塊、或鎢鋼粉堆焊的硬性，在鉆柱轉動旋轉及鉆壓下，切屑、刮屑、鉆磨，逐步將套管內腔的變形、套管皮、毛刺、飛邊、水銹、水垢、水泥刮銑、鉆銑干凈，碎屑在施加一定泵壓、排量被沖洗帶至地面，從而解除卡阻，打通道，達到擴徑，恢復通徑尺寸。

刮銑修套技術是不易操作，套管損傷嚴重，易開窗等缺點。

2.4取套換套工藝技術

取套換套工藝是該工藝技術是把損壞的套管取出來，下入新套管與井內剩余的完好套管連接上，然后根據(jù)需要采取固井或不固井方式完井。該工藝技術是針對淺層套管破損的治理辦法，在600米以內的都可以通過這種辦法解決，在所有的修套工藝當中，只有該種辦法可以有效的治理套管，而不減少套管的內徑和保證套管的密封性。取套換套工藝技術具有可以在不減少套管的內徑和套管的密封承壓能力的情況下根治套損的特點，特殊其缺點也很明顯，那就是選井條件嚴格，實施難度大，設備要求高，成本投入高。

2.5套管補貼工藝技術

套管補貼工藝是采用大通徑卡瓦或軟密封材料將補貼管以懸掛或膨脹方式固定在套損段，并通過補貼管兩端的密封部件將套損段封堵住，以達到治理套損的目的。該工藝目前有常規(guī)補貼方式和膨脹管補貼方式，適合長井段腐蝕、套破，封堵段以上套管良好，破點不吐砂、灰漿，套管處理以后的內通徑不小于118mm。

（1）套管補貼

套管補貼就是把補貼管下到套損段后，應用外力使襯管兩端的金屬錨擠壓后變形、膨脹，密封襯管兩端和套管的環(huán)形空間，最終將襯管錨定在套管內壁上，補貼完后內徑縮至100mm左右。

（2）膨脹管補貼

膨脹管補貼用油管將膨脹管管柱下至需補貼井段，用膨脹工具以液壓力或機械力的方法使管材永久變形，從而達到預定的工程目的。膨脹管補貼技術的顯著優(yōu)勢是可以補貼長達幾百米甚至上千米的套損管，而且直徑比原有套管只小一點，最低程度地降低了對作業(yè)和生產的影響。

2.6小套管二次固井工藝技術

小套管固井工藝技術是當油水井發(fā)生套變或套破后（套變井利用套管整形技術，將套管變形處擴徑），將小于油層套管一個尺寸等級的套管（7in/51/2in、51/2in /4in）下入井中，實施水泥漿固井，從而形成一個全新的井筒，達到修復套管損壞井的目的。施工過程中利用小套管扶正器來保證小套管的居中，利用阻流環(huán)防止水泥漿倒灌，固井完成后開井候凝48小時測固井質量。

套管補貼工藝技術適應與油水井大段或全井套管腐蝕、彎曲變形損壞的情況。其缺點是內徑縮減，增大后期的分采、分注、油層改造等措施難度。

2.7小側鉆工藝技術

針對上部套管完好，油層附近套管錯斷或原井筒無法處理的情況，實施裸眼打通道或開窗側鉆，結合小套管固井治理套損。小側鉆工藝技術適合套損段在油層附近以及套損段以上套管良好的井況，缺點是：現(xiàn)場設備配套不完善；側鉆段易發(fā)生坍塌，對泥漿性能要求高。

3.結語

玉門油田作業(yè)公司根據(jù)不同區(qū)塊油水井套損實際情況，從油藏增油潛力、井筒復雜程度、費用等方面綜合考慮，確定了套損井優(yōu)化工藝、分類治理、實現(xiàn)效益最大化治理思路，并形成了多種套損治理工藝技術，但是部分工藝在應用中還存在一些技術難題，如：

對于縮徑、輕度彎曲的套變井采用機械修套工藝后易回彈、套破，對下井管柱存在極大風險；擠灰堵漏工藝主要采用G級水泥，有效期普遍不長，有時還需要結合卡封管柱生產；下小套管固井的套損井一般井筒內通徑狀況較好，針對錯斷、套破嚴重的井暫時沒有很好的治理手段等等，這些都需要我們進一步加強技術攻關來優(yōu)化現(xiàn)有套損井治理工藝技術體系。

參考文獻

[1] 沈利民. 水平井套損井筒處理技術[J].工程技術.2017，13（7）：12-13.

（作者單位：中國石油玉門油田作業(yè)公司）