李潤虎 羅林軍 朱建斌 宋君 黃明

摘要：隨著油田開發(fā)的不斷深化和強化采油措施的實施，地層流體場和壓力場發(fā)生了顯著的變化，各種因素導(dǎo)致套管狀況不斷劣化，出現(xiàn)了變形、破裂、穿孔等套管損壞問題。套管損壞會引起注采井網(wǎng)失調(diào)、剩余儲量難以采出等問題，同時存在洛河層水體和地表環(huán)境污染風(fēng)險，且?guī)в型话l(fā)性，安全環(huán)保隱患突出。本文通過對套損井的原因分析，并以此為依據(jù)對坪橋區(qū)套損井綜合治理工藝技術(shù)進行了評價和總結(jié)，為今后套損井治理提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：套管損壞;套損井;治理工藝

一、前言

安塞油田坪橋區(qū)開發(fā)時間長，受地層水腐蝕、地層壓力系數(shù)高低不一對套管產(chǎn)生應(yīng)力變形以及地層流體的微量元素對套管產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致套損井逐年遞增，套損井座封后導(dǎo)致油井產(chǎn)量下降、單井作業(yè)頻次增加、表套返液以及安全環(huán)保問題較多。如何減緩油水井套管損壞速度，預(yù)防和延緩套損的發(fā)生，盡可能延長油水井的使用壽命，并對套損井進行有效修復(fù)，對于油田的穩(wěn)定開發(fā)、經(jīng)濟效益等都具有重要的意義。

二、套管損壞原因及機理

引起套管損壞的原因很多，包括巖體本身物理或化學(xué)變化，巖體整體或結(jié)合面間滑動，管材質(zhì)量，施工操作和開發(fā)管理不當(dāng)?shù)戎T多因素。通過分析和查閱相關(guān)資料，概括套管損壞的原因主要有以下幾種：

2.1鉆井因素

主要包括井眼質(zhì)量，套管層次與壁厚組合，管材選取和管體質(zhì)量。目前已經(jīng)認識到增加水泥返高度是抑制套管損壞的方法之一。固井質(zhì)量差可使套管受應(yīng)力加大，影響套管的承載能力。如固井水泥環(huán)缺陷角度為150度至180度時套管所受應(yīng)力集中系數(shù)達到最大值，使套管的承載能力最大可以降低到原設(shè)計承載能力的一半。套管居中與偏心時套管所受的應(yīng)力相關(guān)10%～15%，水泥環(huán)的有效應(yīng)力相差0.2～1倍，套管不居中明顯地降低了套管的承載能力。

2.2 地質(zhì)因素

主要包括構(gòu)造應(yīng)力場（水平差應(yīng)力值和應(yīng)力剖面組合）、層間組合、巖層蠕變性能和泥頁巖膨脹率，斷層活動性及地層塑性流動等均可導(dǎo)致套管損壞。

2.3 開發(fā)因素

油田開發(fā)過程中長期高壓注水或進行人工壓裂等措施改造，引起地應(yīng)力變化、地層滑動和斷層活動等帶來套管損壞。如地層出砂造成生產(chǎn)層段掏空，套管失去支撐;地層虧空較大造成的地層沉降;小修作業(yè)起、下管柱的磨損，重復(fù)壓裂、酸化改造、帶壓作業(yè)以及二次射孔等帶來的損壞。

2.4腐蝕因素

主要有高礦化度的地層水，硫酸氫根、SRB、硫化氫和電化學(xué)腐蝕等。

三、套損井治理工藝技術(shù)

通過對套損井的分析，從套管損壞的影響因素、規(guī)律和套變機理的研究中，提出從預(yù)防到治理、防治結(jié)合的整體工藝技術(shù)體系。

3.1預(yù)防措施

油水井套管治理堅持“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的原則，從源頭上做好對套管的保護措施，過程中防止和控制套管被損壞，從而最大限度的延長套管的使用時間，減少套損井的產(chǎn)生。

3.2治理措施

3.2.1封隔器隔采工藝技術(shù)

采用下封隔器封套破段的治理工藝技術(shù)，主要應(yīng)用Y341封隔器、Y211封隔器和Y221封隔器隔采工藝，該工藝操作簡單、成本低，但座封有效期短，對井筒結(jié)垢嚴重、套管腐蝕嚴重的井座封效果差，井筒狀況異常以及封隔器失效等原因，導(dǎo)致單井作業(yè)頻次增加，作業(yè)費用增加。同時座封后無法通過液面變化判斷地層供液能力以及油井生產(chǎn)狀況，座封后油井熱洗、加藥等工作無法開展，導(dǎo)致油井產(chǎn)量下降。

3.2.2二次固井工藝技術(shù)

二次固井工藝技術(shù)是通過套管上的漏點或射孔，將水泥注入套管與井眼的環(huán)形空間，形成新的水泥環(huán)，采取水力試壓，不合格井重新擠注、試壓，直至試壓合格的套損井治理技術(shù)。

3.2.3化學(xué)堵漏工藝技術(shù)

化學(xué)堵漏工藝技術(shù)體系，主要是針對地層漏失嚴重井（驗竄50方以上返不出，擠注壓力< 10Mpa），采用前置隔斷凝膠封隔漏失段及水層，再擠注微膨脹水泥，配套間斷頂替，有效封堵漏失段，適用于對于淺層套損且漏失嚴重井。隔斷凝膠綜合排水率90%以上，循環(huán)剪切后黏度迅速恢復(fù)，觸變性能優(yōu)良，對于地層水隔斷性能為G級水泥漿的3-5倍，能夠快速建立承壓段塞，阻止漏失，為封口水泥提供良好的膠結(jié)環(huán)境;微膨脹水泥稠化時間2-5h、48h抗壓強度14-21MPa，固化后體積不收縮，可形成良好膠結(jié)界面。

3.2.4研發(fā)了套管開孔器

自主研發(fā)表套外反擠水泥裝置，通過鉸鏈套接在表套上，實施不動火密閉帶壓開孔，無需焊接閘門，形成控制壓力和排量的表套外反擠技術(shù)，使上部套管水泥膠結(jié)中等以上。

反灌要求：從表套外反擠水泥，提高套管外環(huán)空水泥膠結(jié)質(zhì)量。

施工參數(shù)：水泥用量按套管外環(huán)空容積計算，控制壓力、排量防止擠漏淺層。

3.2.5配套水泥塞承留器

針對二固擠水泥時水泥塞面位置過高，增加占井周期的情況，配套試驗了水泥承留器，有效控制水泥塞面，水泥塞面控制在漏點以上100-150m，減少磨鉆工作量，降低后期磨鉆工作量及水泥殘渣等固井廢物產(chǎn)生量，并實現(xiàn)分段擠注。

3.2.6套管內(nèi)側(cè)鉆技術(shù)

側(cè)鉆工藝技術(shù)是在油水井的某一特定深度固定一個斜向器，利用其斜面造斜和導(dǎo)斜作用，用銑錐在套管的側(cè)面開窗，從窗口鉆出新井眼，然后下尾管固井的一整套工藝技術(shù)。

3.2.7永久封井

針對套管腐蝕非常嚴重，套損點比較多，無法再利用井，為避免表層套管腐蝕穿孔造成地表水污染，徹底消除安全環(huán)保隱患，需實施永久性封井，采用的主要工藝是全井段水泥封堵+水泥返高以上固井。同時根據(jù)井網(wǎng)需要打更新井。

四、結(jié)論與認識

1.套管腐蝕為外腐蝕和內(nèi)腐蝕兩個方面，主要為外腐蝕，受水泥返高低影響，淺層流體長期浸泡腐蝕，以1、2級損傷為主，滿足二次固井承壓要求。

2.針對套損井治理已經(jīng)形成了以二次固井為主體的治理工藝技術(shù)體系，達到有效治理套損、恢復(fù)產(chǎn)能的目的。

3.二次固井（含化學(xué)堵漏）能提高水泥上返高度，固井成功井在漏點處膠結(jié)中等以上水泥環(huán)，且在延安組及洛河層以下有膠結(jié)中等水泥環(huán)，有效阻擋地層流體上竄。

4.形成了套管內(nèi)試壓、SBT水泥膠結(jié)測井固井質(zhì)量評價方法。

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