臨南油田套損分析及治理對(duì)策探討

【摘 要】套管是石油生產(chǎn)中常見管柱，套管的損壞會(huì)嚴(yán)重影響油田的生產(chǎn)，造成產(chǎn)量下降、停產(chǎn)修井，甚至整口井報(bào)廢。套管的主要損壞形式有：縮徑變形、擠毀、斷裂、錯(cuò)斷、黏扣、脫扣、磨損、密封失效等。究其原因大致有：地層應(yīng)力、地層嚴(yán)重出砂、射孔不合理、注水不合理、壓裂工藝不合理、稠油熱采、磨損、套管絲扣泄漏、腐蝕介質(zhì)、套管設(shè)計(jì)不合理、鉆井、固井施工質(zhì)量差，管材質(zhì)量缺陷等均會(huì)造成套管的損壞。

【關(guān)鍵詞】套管 損壞

一、臨南油田油水井套損現(xiàn)狀及類型

臨南油田油水井總數(shù)263口，目前套損油水井共計(jì)64口，套損井?dāng)?shù)占油水井總數(shù)的24.3%。油水井日趨嚴(yán)重的套損現(xiàn)象，成為影響油田開發(fā)效果的反面典型，已經(jīng)、必將繼續(xù)引起采油廠各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及廣大開發(fā)技術(shù)的高度重視，謹(jǐn)以此文作為振臂高呼的吶喊和號(hào)角。套損形式主要包括以下幾種類型：彎曲、縮徑、錯(cuò)斷、破裂、穿孔、滲漏。

二、套管損壞在時(shí)間、平面及井深剖面上的分布

1、從開發(fā)時(shí)間上看：

發(fā)生套管損壞的油水井的正常生產(chǎn)時(shí)間有長(zhǎng)有短，短的只有8個(gè)月，長(zhǎng)的達(dá)9年之久，平均為4.5年。油井投產(chǎn)或水井注水5年前后，為套損的高峰期，這一階段出現(xiàn)的套損井占全部套損井?dāng)?shù)的40.6%，6年以內(nèi)出現(xiàn)的套損井占全部套損井的76.6%。

2、從平面分布上看：

（1）套損井主要集中于含水相對(duì)較高的夏32塊及田口區(qū)塊，占臨南油田套損井的67.2%。

（2）變形類的套損主要集中于水井，占水井套損比例的77.8%。穿孔漏失類套損主要集中于油井，此類型的套損形式占油井套損比例的86.0%。

（3）鉆遇斷層的井和在斷層兩側(cè)的井變形類套損比例較高，占臨南油田變形類套損油水井總數(shù)的70.6%。

三、臨南油田油水井套管損壞的機(jī)理簡(jiǎn)析

1、套管穿孔原因分析

（1）腐蝕形貌分析。根據(jù)夏52-54井超聲電視監(jiān)測(cè)到的穿孔情況，參考臨南油田油管、抽油桿腐蝕形貌，套管內(nèi)壁分布腐蝕坑，管內(nèi)壁腐蝕面沿管軸縱向延伸呈馬蹄形或橢圓狀，其橫斷面為上寬下窄的梯形深谷狀，管壁穿孔處周邊銳利，界面清晰，表現(xiàn)為坑蝕穿孔。

（2）腐蝕產(chǎn)物分析。臨南油田油水井油腐蝕產(chǎn)物中主是有FeCO3和Fe2O3，用電子探針分析儀進(jìn)行元素分析，結(jié)果表明：腐蝕產(chǎn)物主要含有C、O、S、Fe元素，腐蝕產(chǎn)物主要為FeCO3、Fe2O3、FeS，說明伴有一定細(xì)菌腐蝕作用。

（3）硫酸鹽還原菌（SRB）分析監(jiān)測(cè)。臨盤工藝研究采用細(xì)菌絕跡稀釋法，對(duì)臨南油田油管腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行SRB測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該細(xì)菌已適應(yīng)了腐蝕產(chǎn)物膜下的環(huán)境，將導(dǎo)致膜下細(xì)菌腐蝕。進(jìn)一步研究表明，腐蝕產(chǎn)物膜中還含有少量短鏈脂肪酸，這種脂肪酸會(huì)促進(jìn)點(diǎn)蝕的形成和發(fā)展，加速腐蝕。

（4）動(dòng)態(tài)介質(zhì)對(duì)腐蝕的影響。臨南油田生產(chǎn)井產(chǎn)出水及改性前注入水，PH值較低6-6.5，礦化度和Cl-、Ca2+、HCO3-、CO2含量高，具有較強(qiáng)的腐蝕作用，高Cl-離子的存在也會(huì)加速鈍化膜的點(diǎn)蝕破壞。

2、變形原因分析

（1）泥巖吸水蠕變，產(chǎn)生地應(yīng)力作用于套管，造成套管損壞。注水開發(fā)后，當(dāng)注入水竄入泥巖層時(shí)，泥巖吸水軟化易分散，其成巖膠結(jié)力逐步消失，變?yōu)樗苄?，蠕變速度增大，在井眼周圍產(chǎn)生非均勻的地應(yīng)力分布。

（2）開發(fā)過程中斷層復(fù)活引起套管損壞。油田開發(fā)后，尤其是注水開發(fā)過程中，原始地層壓力發(fā)生變化，引起巖體力學(xué)性質(zhì)和地應(yīng)力改變，使原有平衡的斷層被復(fù)活滑動(dòng)引起套管損壞。

對(duì)臨南油田預(yù)防和治理套損井的幾點(diǎn)建議

近年來，臨南油田在套損井、疑難井治理方面取得了驕人的業(yè)績(jī)。根據(jù)套損油水井井況，采取了改層上返、擠灰堵漏、卡漏，插管式環(huán)空橋塞卡漏、取套換套，套管內(nèi)側(cè)鉆、套管整形工藝等治理技術(shù)，使大批套損井恢復(fù)了生產(chǎn)，增加及恢復(fù)日油能力230噸。

1、提高鉆井工程設(shè)計(jì)及鉆井監(jiān)督運(yùn)行質(zhì)量是預(yù)防套損的前提和基礎(chǔ)

結(jié)合地質(zhì)、鉆井、采油等方面的要求及技術(shù)，設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的鉆井工程設(shè)計(jì)，同時(shí)強(qiáng)化鉆井監(jiān)督運(yùn)行與鉆井質(zhì)量驗(yàn)收是預(yù)防套損的前提和基礎(chǔ)。

（1）確定合理的井身結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)套管串結(jié)構(gòu)。當(dāng)存在有注水開發(fā)的高壓區(qū)，地應(yīng)力活躍，井位在區(qū)塊邊緣有可能受到斷層等構(gòu)造應(yīng)力的影響時(shí)，在易發(fā)生套管損壞的巖層段下雙層組合套管，或下入壁厚大，強(qiáng)度高的P-110套管，提高固井質(zhì)量和套管強(qiáng)度。壁厚為10.54mm的P-110套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度為74.8Mpa，抗擠壓強(qiáng)度為102.23 Mpa。雙層組合套管固井并在環(huán)空加注水泥，其強(qiáng)度比原兩根套管的強(qiáng)度還是高出25%-70%。

（2）強(qiáng)化鉆井監(jiān)督，對(duì)下井套管及施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量檢驗(yàn)，防止油水井較早出現(xiàn)穿孔和滲漏等套損現(xiàn)象。進(jìn)一步提高固井質(zhì)量，防止注入水沿水泥膠結(jié)不好層帶竄入泥巖層，引起套管變形。

2、實(shí)行套管入井前綜合無損檢測(cè)

套管管體裂紋、擠扁、螺紋斷裂等，因原管體具有微裂紋所致，據(jù)有關(guān)專家分析此類情況占總油套管失效比例60%左右，應(yīng)在油套管下井前對(duì)管體進(jìn)行全套整體無損檢測(cè)，避免此類事故發(fā)生。

3、根據(jù)臨南油田特點(diǎn)，運(yùn)用MTC固井技術(shù)提高水泥返高，預(yù)防油水井套管穿孔

礦渣MTC技術(shù)是鉆井行業(yè)的一種先進(jìn)技術(shù)，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鉆井生產(chǎn)，在固井和堵漏兩個(gè)方面應(yīng)用效果明顯。這種技術(shù)主要利用由高爐礦渣、泥漿、激活劑、分散劑和調(diào)凝劑等組成的礦渣MTC轉(zhuǎn)化液進(jìn)行固井。目前，MTC技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，在四川、塔里木、長(zhǎng)慶、江蘇、滇黔桂、勝利等油田都有應(yīng)用，目前國內(nèi)MTC技術(shù)已經(jīng)比較成熟。

4、完善現(xiàn)有的堵漏卡漏工藝，加強(qiáng)套管修復(fù)技術(shù)的引進(jìn)，注重先進(jìn)的套損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

套管修復(fù)技術(shù)的引進(jìn)。如：小套管固井技術(shù)、套管補(bǔ)貼工藝技術(shù)、套管加固技術(shù)等。套損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。如：40臂井徑測(cè)井技術(shù)、井下超聲波電視測(cè)井技術(shù)。

5、建立套損井治理經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)

治理套損井的目的是使注水井恢復(fù)注水、油井恢復(fù)一定產(chǎn)能，使套損井恢復(fù)生產(chǎn)后在各種約束條件下純經(jīng)濟(jì)效益最高。因此，應(yīng)當(dāng)依據(jù)單井控制的剩余可采儲(chǔ)量，實(shí)際遞減規(guī)律，經(jīng)濟(jì)開采時(shí)間，套損井修井成本，治理措施的平均有效年限，修復(fù)概率等，建立套損井治理經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)，優(yōu)選經(jīng)濟(jì)、有效、合理的修井方案，確保套損油水井治理工藝的合理優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最佳化。

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