做好壓力平衡減緩套損的有效途徑

王橋石

（大慶油田有限責任公司第七采油廠第三油礦車隊，黑龍江 大慶 163000）

1 出現(xiàn)壓力不平衡的原因分析

從葡北和太南地區(qū)套變注水井的注水壓力看，其套變前平均注水壓力11.9MPa，其中超最高允許注水壓力井僅21口，占套變注水總數(shù)的15.6%。從注水井的注入壓力看，大部分井注入壓力都沒有超過所用套管的抗外擠強度，表明注入壓力過高并不是產(chǎn)生套損的根本原因。

1.1 地質(zhì)因素

1.1.1 泥巖膨脹和蠕變

泥巖中的粘土礦物尤其是蒙脫石、伊利石、高嶺石，它們遇水會膨脹并發(fā)生蠕動，從而破壞套管。注入水浸入泥巖后，隨著巖石的抗剪強度大幅度下降，在泥頁巖或泥頁巖、砂頁巖的界面處，將逐步形成具有張性裂縫特征的次生軟化結(jié)構(gòu)面，從而破壞了地下巖體的連續(xù)性，使浸水域進一步蔓延，為巖石蠕動、位移提供了條件，浸水域上下界面相對位移，致使油水井套管擠壓而破損。

1.1.2 油層出砂

油水井生產(chǎn)過程中出砂會在下襯管層段形成空洞和坑道，在油層壓實和地層壓力下降的情況下，使圍巖應力發(fā)生變化，由于形成空洞，就產(chǎn)生一種力圖恢復空洞上部已破壞的應力平衡，在空洞區(qū)和空洞上面地區(qū)之間的界面上產(chǎn)生切線應力區(qū)。

另外，鹽巖蠕變及斷層活動等都是產(chǎn)生套損的直接因素。

1.2 油田注水

油田注水雖然防止了地面下沉和油層壓實進而減少了垂向或軸向應力，但卻增加了側(cè)向或水平方向應力。隨著注水壓力的升高，注水井與采油井間的注采壓差加大，同時油層的孔隙壓力也相應升高，而巖石骨架的剪切強度是隨著孔隙壓力的升高而降低，當注采壓差大于巖石的剪切強度時，巖石就會因剪切滑動而擠壓套管。

1.3 酸化、壓裂措施引起的壓力不平衡

酸化使井筒附近油層發(fā)生溶解作用，會產(chǎn)生溶洞或小洞，使套管周圍受力不均，從而導致套損。壓裂則使地層壓出裂縫，這樣會使油水井附近巖層受力不均，再者由于壓裂的重新定向而使裂縫方向偏離所設(shè)計方向，從而導致注水進入其它層或泥巖層，使巖層受力遭到破壞，進而加快了套損。

1.4 注水井作業(yè)

注水井在注水及壓裂等作業(yè)時，套管內(nèi)壓大于套管外壓，即注水壓差作用在套管內(nèi)壁上，使套管內(nèi)壁產(chǎn)生膨脹壓力。當注水作業(yè)放空時，使套管內(nèi)壓又小于套管外壓，放噴壓差又作用在套管外壁上如此多次作業(yè)會使套管變形破裂。

2 保持壓力平衡的幾種途徑

2.1 環(huán)形空間加壓

使環(huán)形空間充滿液體，或者環(huán)形空間加壓提高套管抗擠壓強度，是一種經(jīng)濟可行的措施，特別是對那些套管抗擠壓強度不大，但下襯管在經(jīng)濟上不一定合算的井，在油套環(huán)形空間保持一定的壓力，使套管保持一定的內(nèi)壓，這對提高套管的抗擠壓強度是非常有利的。

2.2 油水井改造措施

對注水井吸水差層段進行酸化、重射等治理措施，可減小異常高壓油層的形成。采油井對異常高壓層段壓裂、補孔、泄壓，通過方案調(diào)整、治理改造等方法來保持各區(qū)域的壓力平衡。

2.3 在局部高壓區(qū)域開展泄壓工作

利用泄壓井及時泄壓。極據(jù)測壓資料對高壓區(qū)塊鉆泄壓井，使壓力趨于平衡，據(jù)分析葡北地區(qū)共可鉆泄壓井八口。高壓區(qū)內(nèi)對部分高關(guān)井及報廢井修井處理后重新開井泄壓，緩解壓力過高現(xiàn)象，經(jīng)分析，可進行開井泄壓五口井，其中高關(guān)開井二口，低關(guān)井拔堵開井 二口，注水井轉(zhuǎn)抽一口。

2.4 采取綜合治理措施，保證壓力平衡；與措施挖潛相結(jié)合建立套損井治理防治區(qū)

為有效延緩套損速度，保證經(jīng)濟效益，套損井的治理應與措施挖潛工作相結(jié)合，對于套損嚴重區(qū)塊應建立套損井防治試驗區(qū)，各措施挖潛治理及調(diào)整工作與數(shù)值模擬有機結(jié)合，為緩解套損速度做好先導性試驗。

套損井的治理是一項系統(tǒng)工程，從鉆井、固井、射孔、作業(yè)、方案調(diào)整、日常管理等各因素都是影響套損速度的重要因素，只有每個環(huán)節(jié)都得到足夠的認識和有效執(zhí)行才能真正有效地防止套損現(xiàn)象。

3 認識與結(jié)論

3.1 保持套管附近的壓力平衡是減緩套損速度的有效途徑。

3.2 為有效預防套損現(xiàn)象，在鉆井設(shè)計時就應該充分考慮其在巖層中的受力狀況。

3.3 在局部高壓區(qū)域開展泄壓治理可有效減緩套損速度。

[1]何秀清.套損井修復壓裂過程力學分析及其應用[D].大慶石油學院，2006.

[2]姜民政.套損井修復過程中修復力的確定及水泥環(huán)損傷機理研究[D].哈爾濱工程大學，2003.