吳迪

摘 要：由于地質(zhì)因素和工程因素的影響，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，油水井不可避免的會(huì)出現(xiàn)套管損壞。套損后直接影響油水井產(chǎn)能，更嚴(yán)重的后果是直接導(dǎo)致油水井停產(chǎn)、報(bào)廢，制約了油田的開(kāi)發(fā)效果。為此本文主要對(duì)稠油熱采井套管損壞的機(jī)理進(jìn)行分析，并針對(duì)性地提出相應(yīng)的預(yù)防對(duì)策，最大限度減少對(duì)套管損害的不利因素，從而延長(zhǎng)套管的使用壽命。

關(guān)鍵詞：熱采井;套管損壞;機(jī)理分析;預(yù)防對(duì)策

0 引言

稠油熱采套管損壞井的日益增多嚴(yán)重影響了油田的開(kāi)發(fā)效果，本著預(yù)防為主的方針，研究套管損壞的機(jī)理，確定引起套管損壞的原因及損壞類(lèi)型，制定配套的防護(hù)措施，盡可能地減緩套管損壞速度，延長(zhǎng)油水井使用壽命，提高油田后期開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益;進(jìn)而研究套損修復(fù)技術(shù)，采取針對(duì)性的工藝技術(shù)進(jìn)行綜合治理，逐步提高套損井治理率和修復(fù)成功率，使停產(chǎn)和帶病生產(chǎn)的套損井達(dá)到正常生產(chǎn)的目的。

1 套管損害機(jī)理分析

對(duì)于稠油熱采井，熱應(yīng)力作用應(yīng)該是造成其套管損壞的主要原因。超稠油熱采井注蒸汽的平均溫度在340℃左右，有的超過(guò)350℃。當(dāng)熱采井在首次注入300℃的高溫蒸汽后，封隔器附近的套管將產(chǎn)生700MPa以上的壓應(yīng)力，該值高于一般套管材料的許用值，這是造成套管損壞的最直接因素。

高溫高壓和冷熱交替是造成蒸汽吞吐井套管損壞的主要原因。油井進(jìn)行蒸汽吞吐作業(yè)比蒸汽驅(qū)連續(xù)注汽套管損壞更嚴(yán)重，蒸汽吞吐區(qū)塊注汽溫度高，注入壓力大，高壓沖蝕、高溫?zé)釕?yīng)力以及多輪次導(dǎo)致的溫度場(chǎng)劇烈變化，熱應(yīng)力造成套管受壓縮、受拉伸，再壓縮、再拉伸反復(fù)疲勞損傷，對(duì)熱采井的套管及水泥環(huán)的完整性均影響較大。

材質(zhì)越差損壞就嚴(yán)重，早期的熱采井部分采用J55套管，其損壞率比較高;后來(lái)采用壁厚8.05mm的N80鋼級(jí)套管，其允許最大溫度變化只有204℃，仍難以滿足熱采工藝技術(shù)要求，超過(guò)一定時(shí)間和輪次以后，套管將因疲勞而損壞。后來(lái)經(jīng)過(guò)研究的深入，不斷提高完井套管鋼級(jí)和壁厚，加厚套管的抗擠毀能力明顯提高，具有更好的承載能力，套損率也逐年下降，套損得到較好的控制。

固井水泥耐溫級(jí)別低，即使水泥封固很好也難以承受300℃以上的高溫，溫度升高后水泥石強(qiáng)度降低，滲透率增加。滲入水受熱汽化膨脹造成了套管與水泥環(huán)之間松動(dòng)滑移而受到壓縮應(yīng)力，當(dāng)超過(guò)其壓縮極限時(shí)，使水泥石開(kāi)裂與破碎，從而使套管失去保護(hù)而損壞。

射孔完井是套管損壞的一個(gè)因素。在射孔段和射孔段上下部，由于應(yīng)力集中，造成套管抗擠壓強(qiáng)度降低，加劇套管損壞的程度。

未合理實(shí)施提拉預(yù)應(yīng)力完井。稠油熱采過(guò)程中套管受熱伸長(zhǎng)，容易引起套管損壞，提拉預(yù)應(yīng)力可以減少部分熱應(yīng)力對(duì)套管的損壞，部分油田近年開(kāi)始推廣提拉預(yù)應(yīng)力完井。但是由于地錨失效、提拉力不夠等原因，導(dǎo)致該完井方式未能有效發(fā)揮預(yù)防套損的作用。

2 預(yù)防對(duì)策

套損最根本的原因就是高溫和出砂。稠油熱采井管柱強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)主要致力于解決過(guò)高的熱應(yīng)力和地層出砂兩大難題，所以應(yīng)該提高管柱強(qiáng)度并優(yōu)化管柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

提高完井套管鋼級(jí)和壁厚。加厚套管的有效應(yīng)力小于普通壁厚套管，抗擠毀能力明顯提高，使得套管具有更好的承載能力。

采用更高耐溫級(jí)別的固井水泥。G級(jí)加砂水泥耐溫性能達(dá)不到熱采井高溫注汽要求，應(yīng)開(kāi)展耐高溫（320℃以上）固井水泥漿體系研究（鋁酸鹽）。質(zhì)量要求高標(biāo)準(zhǔn)，要求注蒸汽固井水泥具有良好的熱物理性，即高溫下有較高的壓縮強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及導(dǎo)熱系數(shù)。

開(kāi)展新型完井地錨研究、提高完井提拉預(yù)應(yīng)力以及加強(qiáng)鉆井監(jiān)督力度，同時(shí)進(jìn)行早期防砂，并對(duì)水泥環(huán)本身進(jìn)行措施保護(hù)。理論上研究提拉預(yù)應(yīng)力可以減少部分熱應(yīng)力對(duì)熱采井完井套管的損壞，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明與區(qū)塊總體水平相比該完井方式套損率有所降低，但是效果并不明顯。

選擇密封緊實(shí)的熱注封隔器并嚴(yán)格控制注汽參數(shù)，定期檢查封隔器是否密封有效，以免因?yàn)榉飧羝魇沟脽崃繐p失，從而對(duì)其上的套管部分造成熱損害，通過(guò)對(duì)井筒進(jìn)行一些隔熱措施以減少對(duì)套管的損害

通過(guò)對(duì)套損井進(jìn)行普查結(jié)果匯總分析，之前被應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的熱力補(bǔ)償器完井對(duì)預(yù)防熱采井套損作用不大，可以適當(dāng)取消熱補(bǔ)完井方式。同時(shí)在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)少數(shù)未投產(chǎn)的新井即發(fā)生了套損，所以在投產(chǎn)前加強(qiáng)完井管材檢驗(yàn)力度也顯得尤為重要。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著部分油田套損井?dāng)?shù)的日益增加，作者認(rèn)為減少套損井的最好方法不是治理而是預(yù)防，進(jìn)而對(duì)于套管損壞的機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)全面的分析，并針對(duì)性的提出相應(yīng)的預(yù)防對(duì)策，盡可能減輕熱采對(duì)油層套管的損壞程度，延長(zhǎng)稠油井的壽命，對(duì)提高稠油熱采的經(jīng)濟(jì)效益及如何預(yù)防熱采井的套管損壞具有一定的指導(dǎo)意義。

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