淺談油井出砂及套管破損間關(guān)系

郭立娜

摘 要：油田開發(fā)中后期（中高含水期），出砂是普遍存在的現(xiàn)象，儲層膠結(jié)強(qiáng)度低是導(dǎo)致砂礫巖油藏出砂的根本因素，出砂嚴(yán)重導(dǎo)致套損井增多，套損井會增加井下作業(yè)難度和作業(yè)成本，本文重點(diǎn)闡述油井出砂與套管破損之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：出砂；套管破損；油井

前言

出砂是油田開發(fā)過程中由于儲層膠結(jié)疏松、強(qiáng)度低、流體的沖刷等因素而導(dǎo)致射孔孔道附近或井底地帶砂礫巖層結(jié)構(gòu)被破壞，使得砂粒隨流體從油層中運(yùn)移出砂的現(xiàn)象。油井的生產(chǎn)的中后期（中高含水期）出砂是目前油藏普遍存在的現(xiàn)象。中高含水期的油井生產(chǎn)依靠大排液量來穩(wěn)定產(chǎn)油量，大排液量生產(chǎn)會引起地層壓力迅速降低，使油層巖石承受很大的上覆巖層壓力，對地層巖石的沖刷力也大，同時(shí)，對地層巖石的前結(jié)物也有破壞作用。因此，泥質(zhì)膠結(jié)地層高含水期的生產(chǎn)出砂是必然的。某油田距今開采近40年，油層條件已發(fā)生很大變化，許多區(qū)塊油層已不同程度水淹。目前，由于出砂和套管破損等問題制約了油田正常開發(fā)，也帶來了一系列工藝難題，有待于解決。

1套管破損是區(qū)塊面臨的主要問題

油井套管破損位置分布圖如下所示，從表中可以看出兩個(gè)區(qū)塊油井油層上部套損井次最多，占套損井比例分別為65.1%和65%。

2泥巖層發(fā)育是造成套管破損的主要因素

J45興XX砂層為泥巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，基本為非儲層，層間隔層厚度平均為2～18m，克上下間隔間12～28m，主要為泥巖及泥質(zhì)粉砂巖。六中區(qū)S6之上頂部是R5泥巖段，厚度為5～30m，層間隔層厚度為0.3～2.7m，為泥巖和粉砂質(zhì)泥巖。從測井曲線上也可以看出兩個(gè)區(qū)塊油井油層上部泥巖層段比較發(fā)育。在注水開發(fā)過程中，泥巖浸水蠕變膨脹擠壓套管導(dǎo)致套管損壞。

因泥巖層發(fā)育造成套損井比例分別為，J45塊占87.6%，J16塊占95.6%。并且變形位置泥質(zhì)含量高，均大于25%，甚至達(dá)到80%以上。

2.1J16塊地層變化狀況

J16塊油井套管破損井主要集中在J16塊中東部，占油層上部井次的64.3%。套損時(shí)間較J45塊早9年左右，并且主要集中在J16塊中東部。除了大段的泥巖層發(fā)育是主要影響因素外，由于地質(zhì)構(gòu)造變化，引起該區(qū)域地層傾角變化大，地層傾角的影響同樣起著主要作用。根據(jù)有關(guān)資料顯示，一旦地層浸水域形成后，在外載作用下，地層傾角越大，泥巖與油層越容易發(fā)生變形甚至錯(cuò)斷，地層傾角大的部位套管損壞較嚴(yán)重。J16塊以J16-24-X隆起為高點(diǎn)向四周傾伏，傾角由3°左右，在J16塊東南部位增至30～40°?？梢?，地層傾角由背斜高點(diǎn)向東南變陡。

2.2套管破損后易引起油井出砂

根據(jù)對兩個(gè)區(qū)塊油井套管破損前后油井出砂情況調(diào)查分析，認(rèn)為套管破損后造成出砂的油井比例分別為43.8%和44.1%，并且油井套管破損后出砂量明顯增加，主要以地層砂為主，甚至沖出礫石。

因此，造成套管破損的主要因素為泥巖層發(fā)育及出砂原因所致。而油井套管破損后容易引起油井出砂。

2.3出砂是導(dǎo)致部分油井油層段套管損壞的原因之一

通過對油層內(nèi)套管破損井見水時(shí)間、出砂時(shí)間、出砂量及套管破損時(shí)間進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)油井出砂時(shí)間平均較套損時(shí)間早4-5年，說明油井先是出砂后套損。

通過對油層段油井出砂與套損情況對比，由于出砂造成油層段套損井比例分別為J16塊48.1%，J45塊61.5%。發(fā)現(xiàn)套管損壞前主要以出大量地層砂為主，幾年后由于出砂使井筒附近地應(yīng)力不平衡，導(dǎo)致套管承受外載力增大，甚至超過套管本身抗擠壓強(qiáng)度后，造成套管損壞。套管破損后，以出大量地層砂、細(xì)粉砂為主，甚至有水泥塊產(chǎn)出。

根據(jù)油井測井資料顯示，出砂油井泥質(zhì)含量較低，平均含量為5-10%。

3儲層膠結(jié)強(qiáng)度低是導(dǎo)致砂礫巖油藏出砂的根本因素

通過調(diào)查分析，認(rèn)為兩個(gè)區(qū)塊油井出砂現(xiàn)象逐漸嚴(yán)重。到油藏開發(fā)中后期（中高含水生產(chǎn)期），部分油井開始出砂，兩個(gè)區(qū)塊油井出砂有許多共同特點(diǎn)，出砂程度與出砂類型有一定的相似性。

砂礫巖油藏強(qiáng)度主要取決于巖石膠結(jié)程度高低。兩個(gè)區(qū)塊油藏是多油層組，砂礫巖層中的膠結(jié)物以泥質(zhì)成分為主，含量5-20%不等，屬于弱膠結(jié)和松散膠結(jié)。泥質(zhì)成分中以高嶺石及伊-蒙混層為主，水敏感性強(qiáng)。受水浸泡，易膨脹、分散和運(yùn)移，造成砂礫巖中的砂粒失去膠結(jié)，在流體的攜帶下進(jìn)入井筒，形成出砂。當(dāng)砂礫巖中的含水量達(dá)到一定程度時(shí)，巖石強(qiáng)度明顯降低，對出砂的影響明顯增大，因此，砂礫巖膠結(jié)的好壞是出砂的直接因素。中高含水開發(fā)期由于含水量增大使產(chǎn)層物性發(fā)生變化，受水浸泡的影響，膠結(jié)物中的粘土礦物水化膨脹和運(yùn)移，損害膠結(jié)物，砂粒失去膠結(jié)，僅靠圍巖壓力和相互磨擦力難以限制其運(yùn)移。同時(shí)孔隙內(nèi)的滲流速度逐漸增大，對砂粒的拖曳力增加，使砂粒運(yùn)移明顯加快。油層在流體的常年沖蝕下，膠結(jié)剝離，部分骨架遭到破壞，而被液流帶入井筒，造成出砂。

4結(jié)論

兩個(gè)區(qū)塊油藏非油層段套管破損井在全區(qū)比例較高，泥巖層發(fā)育是導(dǎo)致套管損壞的主要因素，部分油層段套損井是出砂造成的套管損壞。