某油田注水井套損機(jī)理研究與解決對(duì)策

李永美

摘要：應(yīng)對(duì)油田水井套損涉及到了方方面面的工作，只有在多方配合之下才能夠?qū)崿F(xiàn)既定目標(biāo)。具體到日常工作中，應(yīng)該堅(jiān)持以措施為基礎(chǔ)，以技術(shù)為輔助的工作原則。真正落實(shí)好工作的細(xì)節(jié)，將油田水井套損降到最低，進(jìn)而提高油田的開采效率。因此弄清濰北油田注水井套損機(jī)理，優(yōu)化注水井防治方案對(duì)提高濰北油田的開發(fā)效率、增加油氣產(chǎn)量有重要的理論和實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：油田注水井;套損機(jī)理;解決對(duì)策

油田注水井套管的損壞防范是一項(xiàng)涉及到方方面面的工作，需要多種技術(shù)的相互配合才能夠?qū)崿F(xiàn)既定的目標(biāo)。在這個(gè)過程中，措施是基礎(chǔ)，技術(shù)才是輔助，把握好油井設(shè)計(jì)、施工以及后期管理方面的細(xì)節(jié)，才能夠做好這部分工作。從而將套管的損失降到最低，保障油田的正常開采。綜合實(shí)際情況分析，當(dāng)前這部分工作中還存在很多問題，上文從筆者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，對(duì)油田注水井套損機(jī)理遇防范措施之類的問題進(jìn)行了總結(jié)，希望能夠?qū)Ω纳飘?dāng)前油田的開采現(xiàn)狀有所‘裨益’。

一、油田注水井套管損壞機(jī)理分析

1泥巖蠕變

油田水井出砂、套破現(xiàn)象日趨增多，其中泥巖蠕變是主要原因之一，正常注水情況下水井井筒內(nèi)壓力高于地層壓力，所以井筒內(nèi)的水會(huì)在壓力差的作用下流入油層，油層內(nèi)的固井水泥灰、砂是不會(huì)倒流回井筒內(nèi)的。但隨著注水時(shí)間增長，注水壓力升高，地層泥巖會(huì)吸水蠕變、膨脹，導(dǎo)致套管受力損壞。

比如WBCH3-X30井在檢管作業(yè)時(shí)出現(xiàn)套銑遇阻，加壓負(fù)荷15噸，深度至1440.05m，起出后發(fā)現(xiàn)套銑筒彎曲嚴(yán)重（3.00m彎曲），判定套管變形嚴(yán)重;第二次套銑至1438.1m，起出后發(fā)現(xiàn)套銑筒變?yōu)闄E圓形（最小直徑109mm，最大直徑118mm）。上部套管的縮頸，導(dǎo)致無法下入封隔器實(shí)現(xiàn)分注。

2套管腐蝕

腐蝕原因?qū)е绿灼埔彩怯吞锿Ｗ⒕嗟闹匾蛑唬灼圃蛑饕驗(yàn)樗吹V化度高，腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重。聯(lián)合站污水礦化度49000mg/L，注水站水源井平均礦化度30000mg/L，其中昌5站水源井2009年初期達(dá)到72124mg/L，高礦化度易造成套管腐蝕等問題。例如WBCH76-X2井作業(yè)洗井時(shí)出泥漿，原井管柱被砂埋，探砂面在144.88米處，以下位置全部被地層泥漿、細(xì)砂埋住[2]。

二、油田水井套損的基本原因

1、地層因素

地層因素是油田水井套損的重要原因，其主要是指的構(gòu)造應(yīng)力的變化，注水后引起的地應(yīng)力變化，層間蠕動(dòng)、滑動(dòng)以及腐蝕因素的等等。處在開發(fā)初期的油田，加之其沒有受到地震以及地殼活動(dòng)的影響，其地應(yīng)力處在相對(duì)平衡的狀態(tài)之下。此種狀態(tài)之下，地層接近于休眠狀態(tài)，而長時(shí)間的高壓注水會(huì)導(dǎo)致地應(yīng)力發(fā)生改變，這會(huì)出現(xiàn)局部的壓力不平衡。如果地層存在不封閉的斷層，注水之后水會(huì)沿著不封閉的斷層面流動(dòng)，這時(shí)斷層的上下盤抗剪應(yīng)力就會(huì)大幅度降低，如果上下盤抗剪應(yīng)力不能處在一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)，斷層就有可能重新復(fù)活。此種狀態(tài)下，斷層處會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)，此時(shí)斷層周圍的套管就會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞。

此外，吸水膨脹以及泥巖蠕變也能夠?qū)λ坠茉斐刹豢赡孓D(zhuǎn)的損害。注水開發(fā)之后的油田，注入的水會(huì)進(jìn)入泥頁巖，因此泥頁巖就會(huì)出現(xiàn)吸水軟化的現(xiàn)象。成巖的膠結(jié)力會(huì)逐漸喪失，其蠕動(dòng)的速度會(huì)增加。一旦出現(xiàn)這一問題，井眼周圍周圍就會(huì)產(chǎn)生非均勻的壓力分布，而在末射孔井段，這種非均勻的壓力分布會(huì)直接作用于套管。一旦內(nèi)外壓力差超過套管的屈服強(qiáng)度，套管就會(huì)發(fā)生形變。日常開采中，一定要對(duì)泥巖的蠕變作用進(jìn)行綜合分析，必要時(shí)應(yīng)該采取相對(duì)應(yīng)的措施緩解其對(duì)水井套管的影響。

2、工程因素

工程因素中主要包括注水井操作因素以及鉆井因素兩部分內(nèi)容：首先在注水井操作中，射孔、高壓作業(yè)等工序其實(shí)都會(huì)產(chǎn)生不同程度的套管損壞。修井時(shí)需要對(duì)套管進(jìn)行射孔作業(yè)，套管在經(jīng)過射孔之后其周圍會(huì)產(chǎn)生不同程度的裂紋，而裂紋周圍非均勻應(yīng)力的影響，會(huì)加速這種裂紋變化。從而會(huì)使得套管出現(xiàn)損壞，此外一旦套管出現(xiàn)裂紋，那么將很難承受注水而產(chǎn)生的壓力。其次鉆井因素主要是指的井眼質(zhì)量，管套層次與壁厚的組合以及管材選取等因素對(duì)套損的影響。實(shí)際工作中，應(yīng)該落實(shí)好這方面的細(xì)節(jié)，這樣才能夠從根本上提高管套的穩(wěn)定性。

三、應(yīng)對(duì)油田水井套損的具體措施

1、做好泥質(zhì)巖夾層防護(hù)

射孔作業(yè)中，應(yīng)該做好泥質(zhì)巖夾層防護(hù)工作，在開工之前應(yīng)該制定相應(yīng)的防護(hù)方案。尤其射孔位置離泥質(zhì)巖夾層較近時(shí)，更應(yīng)該落實(shí)好這部分工作，以此來避免層間互竄，提高固井質(zhì)量。此外，這也能夠有效的防止注入的水對(duì)泥巖層造成破壞。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，注水井的注入壓力不得高于地層最小的破裂壓力，這樣才能夠避免套管附近地應(yīng)力不平衡而導(dǎo)致套管發(fā)生的套損。

2、提高注水作業(yè)質(zhì)量

注水井在長期作業(yè)的過程中會(huì)因?yàn)樵谀p的過程中在會(huì)產(chǎn)生一定的污垢，需要定期的進(jìn)行清理。若是采用化學(xué)原理來進(jìn)行清理的話需要考慮到化學(xué)藥品的腐蝕性，例如像是用酸性溶液清理時(shí)，要認(rèn)真控制好濃度，降低對(duì)水井套管的腐蝕，以延長套管的使用壽命。若是采用涂刮的方式來除垢的話，工作人員要控制好作業(yè)的力度，減少對(duì)套管的磨損程度。

3、選擇合適的防砂方法

做好防砂工作能夠有效的緩解油田水井套損，應(yīng)該重視油井的先期防砂，尤其需要注意井筒附近油層的保護(hù)工作。這能夠有效的避免虧空帶的產(chǎn)生，使油層能夠保持其對(duì)上方的支撐，也就保障了油層的穩(wěn)定性。對(duì)于已出砂的油水井，則應(yīng)該通過化學(xué)方法進(jìn)行防砂，這能夠避免因?yàn)樘澘諑Ф斐傻膽?yīng)力過于集中。

4、提高套管的抗擠壓性以及抗腐蝕性

油田開采之前要對(duì)地應(yīng)力的數(shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確的測定，以此來選擇合適的套管等級(jí)以及壁厚。在注水時(shí)一定要嚴(yán)格控制注水量，不能超越注水的壓力極限，要杜絕超高壓注水。尤其是生產(chǎn)時(shí)間過長的油井，更需要注意這一點(diǎn)。完井應(yīng)該采用高鋼級(jí)、大厚壁的套管來保證其抗擠壓性。這其實(shí)也能夠降低套管的損壞。

總結(jié)

（1）油田注水井套損套管損壞的主要有擠壓縮頸損壞、錯(cuò)斷、彎曲變形和腐蝕破壞幾種形式。導(dǎo)致套管擠壓縮徑的主要原因，在于泥巖蠕變對(duì)套管形成的不均勻擠壓力。而層間套管錯(cuò)斷損壞，則是由于地層滑移所導(dǎo)致的。套管的腐蝕主要原因是由于pH、溫度、鹽性物質(zhì)結(jié)垢、細(xì)菌等的腐蝕引起的。

（2）在設(shè)計(jì)套管時(shí)，不僅需要對(duì)地應(yīng)力的變化做充分考慮，還需要關(guān)注特殊地層。套管鋼級(jí)、壁厚等的設(shè)計(jì)需要考慮到在油田開采中后期頻繁的射孔和壓裂等措施的影響

參考文獻(xiàn)

[1] 姜守華. 油井套損機(jī)理綜述[J].石油石化節(jié)能，2011，17（12）：19-23.

[2] 裴桂紅，紀(jì)佑軍.油水井套損的地質(zhì)因素分析[J].武漢輕工大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，28（3）：102-105.

中國石油長慶油田分公司第七采油廠白豹作業(yè)區(qū)