高敬瑜

摘 要：隨著注水開發(fā)的不斷深入，注水井套管的工作環(huán)境不斷惡化，套損井不斷增加，為此通過套管縮徑變形及套管漏失損害等機(jī)理分析，找出造成套變的原因，防止或減少高壓注水井的套管損壞，為低滲透油田正常的注水開發(fā)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：套變；低滲透；注水

1 概述

乾安油田注水井套變嚴(yán)重，特別是油田，隨著注水開時(shí)間的延長，套變現(xiàn)象越來越表現(xiàn)出來，嚴(yán)重制約著注水井分注工藝的開展，影響著油田開發(fā)的水平。

2 乾安油田注水井套管損壞特征

低滲透油田高壓注水井套管損壞以套管漏失、縮徑變形為主，變形嚴(yán)重的發(fā)生破裂現(xiàn)象。而且射孔部位出現(xiàn)套管變形的注水井大都存在出砂情況。

3 乾安油田套損原因分析

本文只從地應(yīng)力方面淺析套損原理及相關(guān)影響因素，具體分析如下：

3.1 地應(yīng)力計(jì)算分析

通過油田數(shù)據(jù)中心測井?dāng)?shù)據(jù)庫檢索以下測井電子數(shù)據(jù)，應(yīng)用軟件進(jìn)行靜態(tài)條件下地應(yīng)力及巖石力學(xué)參數(shù)分析計(jì)算。

由地應(yīng)力分布圖和套損點(diǎn)深度疊加可知，大部分套損點(diǎn)不分布在地應(yīng)力最高和地應(yīng)力最低的區(qū)域，主要分布在高應(yīng)力向低應(yīng)力過渡的區(qū)域，即地應(yīng)力變化較快的區(qū)域。

3.2 由乾安地區(qū)套變橢圓形態(tài)分析，套管外壁地層產(chǎn)生的非均勻載荷作用是導(dǎo)致套變必要條件。

①套管外擠載荷的非均勻程度對套管變形有較大影響

當(dāng)P2逐漸減少時(shí)（與P1載荷的非均勻程度增加），套管內(nèi)徑兩端的位移反而逐漸增加，并且P2減小到一定程度時(shí)，套管變形反而從彈性變形變?yōu)閺椝苄宰冃巍?/p>

②形成套變的非均勻地應(yīng)力最小載荷低，而半軸位移大

要使套管產(chǎn)生塑性變形，非均勻地應(yīng)力要比均勻地應(yīng)力小的多，P1比P0小2倍，但非均勻地應(yīng)力作用下的短半軸位移要比均勻地應(yīng)力作用下的徑向位移大6～7倍。

傳統(tǒng)均勻地應(yīng)力作用下設(shè)計(jì)的套管很難抵抗非均勻地應(yīng)力的地層壓力。

③套管受非均勻地應(yīng)力的抗擠強(qiáng)度降低分析

PF——使套管剛好產(chǎn)生塑性變形的一組最小非均勻地應(yīng)力的平均值（即套管非均勻地應(yīng)力抗擠強(qiáng)度）；

η——非均勻載荷下，套管抗擠強(qiáng)度的降低系數(shù)；

三種套管在非均勻地應(yīng)力作用下，其抗擠強(qiáng)度的降低系數(shù)均在55%以上，嚴(yán)重削弱套管抗擠強(qiáng)度；

必須重視泥巖段套管柱設(shè)計(jì)，因?yàn)樵摰貙铀苄粤鲃?dòng)使得套管周圍受到非均勻載荷作用。

3.3 由于乾安地區(qū)套變現(xiàn)象主要集中于水井，說明注水引起井筒周圍泥巖吸水軟化，是造成套變的主要直接因素

依據(jù)以前曾測定的乾安油田地應(yīng)力（高臺子油層、中部深1750m、巖性粉砂巖）可知正常情況下套管不會發(fā)生變形。

注水開發(fā)后情況發(fā)生變化，當(dāng)注入水竄入泥巖層，泥巖吸水軟化，井眼周圍地層產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成周向應(yīng)力。σmax=3σx-σy=85MPa。σmin=3σy-σx=52MPa。

因此注水原因形成更加不平衡的大于原地應(yīng)力值的周向應(yīng)力，擠壓套管，使其發(fā)生變形，因不平衡的周相應(yīng)力分布形式為橢圓形，所以套管變形的形狀也為橢圓形。

4 下步研究方向

套管損壞的形態(tài)多種多樣，套管變形中除縮徑變形外還有橢圓變形、彎曲變形、單面擠變變形等；建議下步應(yīng)用彩色成像測井技術(shù)或微井徑儀對套損形態(tài)作深入研究，為套損的研究、預(yù)防和治理提供確鑿證據(jù)。