浅析井下套管损伤原因分析及其应对措施

李本刚

（长庆油田第三采油厂，宁夏回族自治区 银川 750004）

一、套管损伤原因分析

1、油水井套管损伤情况调查套管损伤严重制约了油水井的正常生产和后期治理，给油田开发方案的执行带来严重影响，主要表现在以下几个方面：

（1）使油水井不能正常生产或长期停产甚至报废；（2）破坏了正常的井网布置，在注采过程中产生层间干扰；（3）造成不同层间的油、水、气互窜，进一步引起套管损伤并形成恶性循坏；（4）套管严重损坏后，常规大修方法无法修复，为维持原有的井网体系，不得不开窗侧钻或打更新井，极大地增加了成本。发生大比例套管损伤的区块有以下共同特征：（1）污水回注，水中的硫化氢气体、SRB等因素导致平均腐蚀率超标，造成套管穿孔漏失的情况增多；（2）油层埋藏深，都在2000米左右，按照平均地温梯度3℃/100米，地表20℃计算，油层温度在80℃左右，高温情况加剧了套管腐蚀现象的发生；（4）原始地层压力高，且套管长期处在较高的注水压力下，加剧了套管损伤。

2、油水井套管损伤原因分析造成油水井套管损伤的原因很多。习惯地，人们将套损的原因归结于地质因素，如岩层蠕变，泥岩吸水膨胀，地块断层运动，地层出砂等；工程因素，如工程设计不当，生产中注水开发、压裂、酸化等各种施工作业不当，固井质量不好等；其他因素，如射孔问题，腐蚀问题等。

2、1地质因素地层的非均质性、油层倾角、岩石性质、地层断层活动、地下地震活动等地质因素是导致套管技术状况变差的客观条件，这些内在因素一经引发，产生的应力变化是巨大的、不可抗拒的，将使套管受到严重损害。诸如在注水开发的泥砂岩油田，当油层中的泥岩被注入水浸蚀后，不仅使其抗剪强度和摩擦系数大幅度降低，而且使套管受岩石膨胀力的挤压。膨胀后所聚集的膨胀体积应力易使套管变形，同时当具有一定倾角的泥岩遇水呈塑性时，可将上覆岩层压力转移至套管，使套管受到损坏。

2、2工程因素地质因素是客观存在的因素，往往在其他因素引发下成为套损的主导因素。采油工程的注水，地层改造中的压裂、酸化，钻井过程中的套管本身材质，固井质量，固井过程中套管拉伸、压缩等因素，是引发诱导地质因素产生破坏性地应力的主要原因。

2、2、1套管质量问题套管本身存在微孔、微缝，螺纹不符合要求及抗剪、抗拉强度低等质量问题，在完井后的长期注采过程中，将会出现套管损坏现象。

2、2、2固井质量问题

（1）固井工程中，有时钻井液返高分两级，但在大多数情况下，上下两级之间的水泥连接不好。（2）分段下套管时，有时下一段套管的管外水泥返高达不到高度，在下部管段没有加固部分的压缩负荷中增加一个补充负荷，温度的变化导致产生一个补充压缩力。（3）驱动固井水泥的流体常常是低密度钻井液或水，结果造成套管外部静压力大于套管内部静压力，套管外流体的静压力在套管鞋上产生向上压缩力，套管内压力产生向下重力，当两个力差别很大时，套管实际处于压缩状态，因此在井眼扩大部分或水泥不适当部分易出现套管弯曲。（4）固井水泥候凝时温度变化大。由于井眼不规则或固井时存在混浆井段，在封固井段内，水泥浆候凝期间放热不均匀，温度的变化使套管热胀冷缩，易导致套管变形破裂。

2、2、3大型增产措施造成套管损伤近年来，人们从改造低渗透油层效果考虑，油井多采用大型压裂措施，而高压下套管节箍和丝扣部位以及固井质量差的井段很容易产生破裂。此外，油井酸化时由于排酸不及时造成套管腐蚀，有部分井因多次进行酸化施工，从而加快了套管的腐蚀速度，使套管穿孔、漏失。

2、3腐蚀因素套管腐蚀的根源涉及套管本身以及与套管接触的活性介质和腐蚀条件。就套管本身而言优质套管不易腐蚀，劣质套管和薄弱部位腐蚀快。就介质而言，原油中含硫、天然气中含CO2和H2S、地层水中含有各种盐类离子和结垢、溶解氧等，它们均以离子的形式长期作用于套管表面，与套管中的Fe和Fe2+发生反应而腐蚀管体。井下套管腐蚀机理很多，但常见的有电化学腐蚀、化学腐蚀、细菌腐蚀、氢脆及结垢腐蚀等5种。

二、套管损伤应对措施关于套管变形损坏的各种影响因素的研究表明，造成套管变形损坏的因素是十分复杂的。但主要是由于地质、工程和腐蚀等因素导致套管所受外挤压力超过其抗挤压强度而引起的，因此预防套管损坏措施：一是如何防止外挤力超过套管屈服强度，包括防止注入水进入非油层，以达到防止泥页岩蠕变、层间滑动、断层复活、盐岩浸蚀坍塌等方法；二是提高套管强度，主要包括提高套管抗挤等级和壁厚，用双层套管和防止射孔严重伤害套管等方法。第三是防止套管腐蚀。目前用到的治理技术主要有以下几种：

1、化学堵剂封堵技术：主要应用于射孔井段封堵、小范围套漏封堵：优点：施工简单、风险小。缺点：应用范围小、成功率较低、有效期短。

2、水泥封堵技术：使用于套漏、套破、射孔井段封堵。优点：适应范围广、有效期长、不导致井筒复杂化、可重复措施。缺点：措施复杂、工序要求质量高、成功率较低、工期较长。

3、封隔器卡封技术：主要使用于射孔井段的卡封，主要有卡下层、卡中间、卡上层的出水井段，大多采用液压丢封方式。优点：卡封准确、施工简单、易打捞。缺点：有效期短、耐高温高压性能低、对井筒要求条件较高。

4、取套换套技术：技术套管内换取、表层套管内换取、裸眼井内换取等技术。主要使用于射孔井段以上套漏、套破油水井。优点：施工简单、成功率高。缺点：有效期短、套补段以下不易下工具、失效后处理困难。

5、套管整形技术：套管整形有机械整形和爆炸整形两种方法。对于套管弯曲变形不大的，可采用整形工具如梨形整形器、辊子整形器、铣锥进行机械整形工艺修复。套管变形量较大时，采用爆炸整形工艺修复，利用火药燃爆瞬间产生的巨大能量，使套管向外扩张膨胀。

6、后处理技术：主要使用于射孔井段以上套漏、套破油水井的套管补贴。主要分为机械波纹管补贴、套管双端密封支撑体加固、套管悬挂加固、膨胀套管补贴等，优点：施工简单、成功率高。缺点：有效期短、套补段以下不易下工具、失效后处理困难。

[1]万仁薄，罗英俊.采油技术手册（修订本）[M].北京：石油工业出版社，1993.1

[2]聂海光、王新河.修井工程[M].北京:石油工业出版社，2002.2