油水井套損原因及治理優(yōu)化策略分析

＊張莎 馮大成

（延長(zhǎng)油田股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究中心 陜西 716000）

引言

油井和注水井套損的問(wèn)題不僅導(dǎo)致注入生產(chǎn)井網(wǎng)的破壞和注入生產(chǎn)的不平衡，而且還損害了油田的高產(chǎn)，這已經(jīng)成為一個(gè)問(wèn)題。油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的全過(guò)程迫在眉睫。如今，油井套管的損壞大致可分為形變，錯(cuò)位和腐蝕穿孔。造成油水井套損的關(guān)鍵因素包括地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力，工程設(shè)計(jì)及其侵蝕要素。其中，“強(qiáng)注強(qiáng)采”膨脹引起的油水井套管的地質(zhì)構(gòu)造力和內(nèi)外壓力差是造成套管破壞的最關(guān)鍵的兩個(gè)因素。根據(jù)套損的原理，采取預(yù)防措施來(lái)減少油水井套損所造成的損壞，對(duì)油氣藏的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.油水井套損的類型

(1)套管變形

注采和生產(chǎn)之間的壓差會(huì)危及長(zhǎng)期的油水井套管。在水平應(yīng)力場(chǎng)的作用下，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致防水套管在多個(gè)方向上被水平力割斷，從而導(dǎo)致防水套管產(chǎn)生更多的變形，這種變形占很大的比例。在所有變形井中的比例；受注水的影響，巖石層會(huì)膨脹并相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而切割防水套管，造成套管軸向上發(fā)生彎曲變形。

(2)腐蝕破裂

由于在防水套管的淺水區(qū)域中長(zhǎng)期受到電化學(xué)腐蝕的影響，或者由于線嘴的緊密性差，防水套管由于腐蝕而破裂。當(dāng)工作壓力過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋，并且防水外殼的腐蝕和破裂問(wèn)題主要發(fā)生在白邊填充液頂部的防水外殼中。

(3)徑向內(nèi)凹變形

防水套管的抗壓強(qiáng)度相對(duì)較弱，在固井中存在產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。由于注射壓力和生產(chǎn)壓力的不同而引起的防水外殼的長(zhǎng)期作用將減小某些部分的直徑，從而導(dǎo)致防水外殼的軸向內(nèi)部呈橢圓形的凹形變形。

(4)非坍塌型錯(cuò)斷

受水侵入的影響而膨脹并移動(dòng)。當(dāng)巖體的移動(dòng)速度超過(guò)30mm/a時(shí)，防水套將垂直移位，并且防水套的左右部分將水平移動(dòng)。防水套管會(huì)因其承受的拉力和收縮力而損壞，它會(huì)在水平方向上錯(cuò)位，并且防水套管在中斷點(diǎn)處會(huì)出現(xiàn)垂直偏差。

2.油田注水井套損的原因分析

油田注水井中套管損壞的原因很多。從地質(zhì)環(huán)境、高壓注水、工程建設(shè)和水土流失的角度，對(duì)油田注水井套管損壞的原因進(jìn)行了以下分析。

(1)地質(zhì)原因

在許多情況下，油田注水井的套損是由地質(zhì)環(huán)境引起的。較常見(jiàn)的地質(zhì)環(huán)境要素主要包括地應(yīng)力要素，例如斷層塊主題活動(dòng)，泥巖應(yīng)力松弛和地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的出砂。在整個(gè)過(guò)程中，諸如斷層塊之類的因素會(huì)長(zhǎng)時(shí)間損壞被套管損壞的井。在油田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，中斷塊的主題活動(dòng)也應(yīng)歸因于關(guān)鍵損壞防水外殼的元件。其次，由于吸水后巖石層的膨脹和應(yīng)力松弛，這次泥巖的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和原地應(yīng)力條件已經(jīng)改變的非常大了，這最終導(dǎo)致泥巖的位移和變形。用泥土和石頭做了一件防水外套。管道變形、地質(zhì)破壞、出砂等易造成防水套管彎曲。

(2)高壓注水原因

油田注水井套管損壞與高壓注水不當(dāng)密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，高壓注水會(huì)在很大程度上造成套管損壞。如果存在這種情況，原始地層的應(yīng)力平衡將在很大程度上被破壞，最終套管應(yīng)力將變得不均勻，從而套管將嚴(yán)重變形。其次，高壓注水還將在很大程度上導(dǎo)致整個(gè)斷塊的注采井網(wǎng)癱瘓，最終影響油田本身的整體穩(wěn)定性。

(3)施工作業(yè)原因

油田注水井套管損壞的主要原因是工程施工不合格。一般來(lái)說(shuō)，施工層面的要素較多，在長(zhǎng)期的完井、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，容易受到生產(chǎn)壓差和注水壓差的影響。會(huì)對(duì)防水外殼造成損壞。如果固井質(zhì)量差，混凝土環(huán)質(zhì)量差，防水套管可能會(huì)因不對(duì)稱荷載而損壞。因此，施工隊(duì)伍在整個(gè)施工和射孔過(guò)程中應(yīng)有效控制固井質(zhì)量和射孔相對(duì)密度，避免不合理選擇和及時(shí)控制套管強(qiáng)度。

(4)腐蝕原因

各種侵蝕元素的不利影響是長(zhǎng)期的。由于鹽度在很大程度上會(huì)造成腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，酸性鹽類也會(huì)在防水套管上引起不同程度的電化學(xué)反應(yīng)。其次，在分析腐蝕的原因時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)氯離子含量等特定的正離子已經(jīng)破壞了管道表面的保護(hù)膜，而酸腐蝕更為顯著。此外，在整個(gè)過(guò)程中，油田被注水，進(jìn)一步分散了高濃度的CO2和H2CO3，最終促進(jìn)了鐵原子的陽(yáng)極化，失去電子，鐵離子熔化。在水溶液中，導(dǎo)致更嚴(yán)重的侵蝕。

(5)測(cè)量檢測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際有較大的偏差

油田井注水異常也可能是由測(cè)量偏差引起的。當(dāng)測(cè)量測(cè)試數(shù)據(jù)與實(shí)際情況偏差較大時(shí)，相應(yīng)的注水措施也會(huì)有所不同。由測(cè)量偏差引起的注水誤差也是現(xiàn)實(shí)中油田井注水異常的原因之一。目前，最常用的測(cè)量方法是注水井分層測(cè)試、井下流量計(jì)測(cè)試。其實(shí)這兩種分層試驗(yàn)的工作原理是一樣的。兩種方法都是根據(jù)注水井的井內(nèi)情況，采用控制壓力的方法完成分層試驗(yàn)。運(yùn)用壓力科學(xué)的相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，完成對(duì)油田注水井情況的了解。在實(shí)際操作中，要注意在水流穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行更多的水滴和多點(diǎn)測(cè)量流量，從而提高測(cè)量檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.油田注水井套損的治理優(yōu)化策略

（1）提高固井質(zhì)量。在制定防水套管轉(zhuǎn)向柱設(shè)計(jì)方案時(shí)，必須考慮工作壓力、注采等應(yīng)力場(chǎng)相關(guān)因素，結(jié)合地質(zhì)特征、地層滲透率、孔隙度變化等因素，對(duì)套管受力進(jìn)行科學(xué)分析。根據(jù)可能破壞防水套管的變形規(guī)律和方法進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。固井時(shí)，應(yīng)選擇高韌性高品質(zhì)的水，以保證混凝土的凝結(jié)質(zhì)量。它是根據(jù)有效混凝土注入的主要參數(shù)配制的。另外，選擇合理的固井設(shè)備，以提高固井質(zhì)量的檢驗(yàn)水平，提高固井質(zhì)量。

（2）油層出砂造成套損。在油田的生產(chǎn)過(guò)程中，用于產(chǎn)生沙子和白色邊緣的填充液通常是軟粉砂細(xì)沙的疏松板巖層。對(duì)于這種白色邊界填充液的制砂，在不考慮水對(duì)結(jié)構(gòu)的損壞的情況下，從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度來(lái)看，制砂的原因是排油裝置的機(jī)械作用力，破壞了排油裝置的結(jié)構(gòu)。白色邊界填充液體首先是結(jié)構(gòu)的一部分。對(duì)于沒(méi)有淤泥細(xì)砂的松散砂，排油孔會(huì)將松散的砂子抬起，從而在油氣井中產(chǎn)生砂子。在整個(gè)注水過(guò)程中，板巖層中的粉砂很容易吸收水分并溶脹和水解。在采出液的高抗壓強(qiáng)度下，壓差非常大，白色邊緣填充液巖層的框架結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致油氣井周邊地區(qū)出砂。在產(chǎn)砂區(qū)將引起裂縫。如果裂縫太大，則當(dāng)由它引起的拱頂不能施加到上覆巖層的工作壓力時(shí)，上覆巖層的工作壓力將部分遷移到防水套管，從而破壞防水套管。

（3）提升油田注入水質(zhì)。油田深注入井套管損害的改善和改善必須集中在改善油田水的引入上。在改善將油田引入水體的整個(gè)過(guò)程中，工作人員應(yīng)首先保持清醒，并了解防水套管的上端大部分是由于腐蝕而損壞的。員工應(yīng)該率先嘗試在整個(gè)過(guò)程中避免腐蝕和侵蝕，以便更合理地減少泄漏。其次，在提高水體的整個(gè)過(guò)程中，工人的素質(zhì)也有一個(gè)關(guān)鍵的危害。整個(gè)過(guò)程中，工作人員必須做好維護(hù)外殼，提高機(jī)械設(shè)備的殺菌和耐污性等工作，最終達(dá)到維護(hù)防水外殼的預(yù)期效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，現(xiàn)階段封隔器隔離處理技術(shù)或套管破井的關(guān)鍵處理方法，在防水套管的處理中，側(cè)移，套管更換和小型防水套管處理技術(shù)都比較完善，但成本增加，項(xiàng)目建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，密封段生產(chǎn)技術(shù)的天然氣動(dòng)力改造，套管滲漏修復(fù)技術(shù)和真空泵油田技術(shù)需要進(jìn)一步的科學(xué)研究。以便在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步應(yīng)用和推廣。套損井的環(huán)境修復(fù)是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作。要根據(jù)套損的監(jiān)測(cè)與跟蹤工作，全面掌握油田套損的動(dòng)態(tài)，促進(jìn)套損原理的科學(xué)研究，并進(jìn)行安全防護(hù)和整治技術(shù)。防水套管的外觀應(yīng)改進(jìn)。進(jìn)一步提高天然氣開(kāi)采潛力，促進(jìn)油田穩(wěn)步發(fā)展。

（4）套管整形工藝。根據(jù)防水套管收縮和變形的復(fù)雜程度，有兩種修復(fù)處理技術(shù)：機(jī)械設(shè)備整形手術(shù)和爆炸性整形手術(shù)。當(dāng)防水套管有輕微的收縮變形時(shí)，請(qǐng)使用機(jī)械設(shè)備的塑料化妝品加工技術(shù)進(jìn)行維修；當(dāng)防水套管變形更嚴(yán)重，且總體形狀超過(guò)防水套管內(nèi)徑的12%時(shí)，請(qǐng)使用爆炸性塑料化妝品加工技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。機(jī)械設(shè)備整形。使用機(jī)械設(shè)備的塑料美容儀來(lái)進(jìn)行變形防水套管的塑料美容，因?yàn)殂@探設(shè)備的凈重和配套設(shè)施機(jī)械設(shè)備的管束在一些防水性較小的塑料美容套管中是常見(jiàn)的。如套管毛刺、輕微縮徑變形。爆炸整形。利用瞬間由爆燃引起的巨大動(dòng)能，根據(jù)物料的傳遞，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)能，從而消除了防水套管的變形地應(yīng)力和巖層的擠壓，從而防水外殼會(huì)膨脹并向外膨脹。應(yīng)力場(chǎng)被迫在某些區(qū)域再次擴(kuò)散，從而達(dá)到修復(fù)的目的。發(fā)生爆炸時(shí)，整形外科具有很強(qiáng)的相互作用力，可以根據(jù)此直徑將管徑修復(fù)到基本井徑。

4.結(jié)束語(yǔ)

油田油水井套管井下?tīng)顩r較為復(fù)雜，往往有幾種損壞類型和形態(tài)在同時(shí)發(fā)生，主要是由地質(zhì)環(huán)境、工程、侵蝕等因素引起的。因此，針對(duì)不同的套損原因及套損程度，合理的選擇修復(fù)工藝，同時(shí)增加預(yù)防措施，善固井質(zhì)量，提高注入水水質(zhì)等，以最大程度地減少對(duì)套管的危害，增加套管的使用期限，獲得經(jīng)濟(jì)有效的結(jié)果。