欢东双油田套管损坏原因分析及治理技术_论文

发布于:2021-08-04 07:54:56

论文之窗 / DISSERTATION 欢东双油田套管 损坏原因分析及治理技术 赵德宝 (中油辽河油田公司欢喜岭采油厂 辽宁盘锦 124114) 摘 要: 通过对欢东双油田油水井套管损坏情况的全面调查与分析,找出了造成油水井套管损坏的主要原因,并 提出了相应的预防措施,针对套管损坏的不同程度,提出了相应的套管修复治理技术。 关键词: 套管损坏,原因分析,套管修复 欢东双油田的油井、水井受增产措施及地质因素的影 响,大部分的井都存在不同程度的套管损坏。套损种类的多 样性与复杂性严重影响了油井的正常生产,而且给套管修复 工艺带来巨大困难,常规修套工艺存在施工周期长、成功率 低、套损修复不理想等问题。 地层孔隙压力增大,原始地应力发生变化并重新分布,区 块孔隙压差增加。当注入水进入断层接触面,使接触面泥 化,内摩擦系数减小,造成注入水沿断层面*档筒 间抗剪强度。断层在重力作用下滑动剪切套管,使断层附 *套管成片损坏。断层活动导致的套管损坏,其位置和断 层深度基本一致。 1 套管损坏的原因分析 套管损坏是由于周围地层及其中的流体对套管产生的 外力超过了套管在当时条件下的承载能力造成的。根据国内 外套管损坏研究,造成套管损坏的因素主要分为地质因素和 工程因素等多种原因。 1.1油层出砂 欢东双油田属于扇三角洲沉积,油层岩石类型主要为 砂岩,胶结疏松。随着油田的长期开发,生产方式不当, 生产压差过大,破坏了地层结构,引起地层出砂。油井生 产中出砂,首先在射孔炮眼处形成空洞,造成局部应力集 中,随着油井的生产,空洞逐步扩大至一定范围后导致上 覆岩层失去支撑,产生垂向变形,导致上覆岩层坍塌。此 时,原本由地层承受的上覆压力转移到了套管。有研究证 明,地层出砂形成的空洞而转移到套管的外力可以*似认 为是空洞上覆岩层的重力。当转移的外力超过套管的极限 强度时,套管失稳,产生弯曲变形、破损、错段等,引发 套管损坏。 1.2断层发育 欢东双油田范围内断层较为发育,多条控制性断层 将整个油田分为多个区块,各个区块内又存在数量不等的 次级断层。油田稀油区块长期进行大面积高压注水开发, 58·石油知识 双月刊 1.3注水开发 欢东双油田中多个区块为稀油区块,如欢2块、齐2块 等,为保证开发效果,实行注水开发。目前,稀油区块注 水井总数281口,开井164口,注入压力12~28MPa,单井日 注水30~60t。在注水开发中,随着注水压力的提高,区块 内岩体的地应力场也随之变化。地层孔隙压力随着注水开 发逐渐升高,提高了驱油能力同时,也增加了套管损坏的 几率。 1.4注汽热采 欢东双油田中齐40、欢127块和杜813块等多个区块为稠 油区块,这些区块(齐40块于2008年全面实行工业化蒸汽 驱开发)长期实行蒸汽吞吐开发,吞吐轮次普遍为10-15轮 次,个别井可达20轮次以上。蒸汽吞吐开发中套管经历多次 温度循环,残余应力逐渐积累,自身强度逐渐降低,套管损 坏的概率逐渐增大。 1.5射孔 射孔造成套管损坏的主要原因:一是射孔时,大量 射孔弹在一瞬间爆炸,对套管产生巨大冲击,使套管在射 孔井段中部或非射孔井段相交位置产生剧烈变形,特别是 射孔段上部或下部由于应力集中,造成套管抗挤压失稳强 度和抗内压强度降低,引起套管变形、破坏;二是射孔孔 2017 年第 1 期 密选择不当,会影响套管强度。如在特低渗透的泥砂岩油 层采用高孔密射孔完井,长期注水,油井酸化压裂改造会 造成套管损坏;三是套管射孔后,孔眼形状一般是不规则 的,在孔眼周围会产生裂纹,随着地层蠕变,地层对套管 的压力增大,应力作用于孔眼或裂纹,这些区域周围产生 高应力区,套管未达到整体屈服或强度破坏前,孔眼周围 区域已产生塑性屈服。欢东双油田范围内油井、注汽井、 注水井中绝大多数采用射孔完井。射孔完井后,套管管 体出现孔眼,破坏了其柱面的一致性,使管体强度受到影 响。油井长期开采,地应力作用于射孔套管孔眼造成套管 损坏。 1.6其他因素 在欢东双油田的开发过程中,除上述因素外,还有一 些非系统性因素引起了套管损坏,比如:个别井压裂、酸 化施工时压力过高,造成地层串通,此时,外来水或注汽 冷却水侵入,破坏了地层原有稳定的胶结结构及套管外水 泥环,水矿物质对套管造成一定的腐蚀,强度下降;油田 生产的中后期,稠油区块地层压力普遍降低,洗井、冲砂 作业时,地层漏失严重,修井液大量的进入地层,造成地 层破坏,套管腐蚀损坏;受限于作业施工能力的限制,部 分套损井不能及时修复,带病生产,地层水和注入水会进 入错断口地层,使地层产生蠕动,重新损坏本井套管,导 致套损进一步加重。 目前,油田普遍使用的铅模打印印痕的测量方法来检 验套管内损坏程度,该方法操作简便、检测效率较高,应 用效果较好,通过使用这种方法可以准确的确定油田套管 损坏的种类、损坏的部位。 时期有效,但套变随时间增加而加剧,长期效果不明显。 2.2取换套管工艺技术 取套换套工艺技术是针对套管严重错断井、变形 井、破裂外漏井的修复而发展起来的一项修井工艺技 术。取换套管技术已形成了套铣套管、封隔器、管外扶 正器、小通径套损井的套铣引入防丢鱼、过油层取套保 护油层技术、新旧套管补接及固井新技术。现场常用的 示踪管柱不脱手取套换套技术由示踪管柱,套铣管柱, 切割管柱,倒扣打捞管柱,磨铣修鱼管柱,扩眼管柱, 螺纹对接管柱及各种接头等组成。示踪管柱在可控范围 内不脱手。打捞工具、磨铣工具、打印工具、回接管柱 和示踪管柱连接不脱手。 2.3套管补贴技术 在套管与油管环空空间下人贴堵管,将水泥浆注人套 管与贴堵管环空空间,构筑水泥和贴堵管双层封堵屏障,达 到对卡封层、套管漏失段的封堵。常用的膨胀管补贴加固 技术是利用修井技术打开通道,下入膨胀管,通过液压或 机械驱动锥体或滚球、扩张膨胀管,使膨胀管紧贴在生产 套管上。 2.4衬管加固技术 当套管在油层附*损坏时,损坏部位往往伴随水窜和 汽窜。为了能达到封堵水窜和衬管加固的双重效果,

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