1 套損現(xiàn)狀
套損的主要形式主要包括套管彎曲、縮徑、錯斷、破裂以及套管腐蝕穿孔等,其中主要以套管縮徑變形及套管錯斷為主。套損總體趨勢為套損井抽產(chǎn)年限短,套損點(diǎn)深度偏大??v向損壞規(guī)律:深層套損多以縮徑變形為主,淺層套損多以錯斷或破裂為主,套變點(diǎn)集中在射孔井段附近。橫向區(qū)域分布規(guī)律:套損井點(diǎn)集中在斷層附近,構(gòu)造高點(diǎn)處及翼部傾角較大的區(qū)域。
2 套管損壞的原因
2.1套管損壞的地質(zhì)因素
地質(zhì)因素是造成套損的主要原因,它包括構(gòu)造應(yīng)力、層間滑動、泥巖膨脹、鹽巖層蠕動、油層出砂、地面下沉及油層壓實(shí)等。
2.1.1泥巖膨脹和蠕變,鹽巖蠕變
巖石有蠕變和應(yīng)力松弛的特征,巖石種類不同,其蠕變種類也不同,相應(yīng)的蠕變程度也不同,即使在自然地質(zhì)條件下,巖石也會發(fā)生蠕變。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,由于套管阻止了這種蠕變和膨脹,對套管產(chǎn)生剪切應(yīng)力。這就使套管外部負(fù)荷增加,隨著時間的推移,該負(fù)荷會增大,當(dāng)套管的抗壓強(qiáng)度低于該外部的負(fù)荷時,套管就會被擠壓、擠扁甚至錯斷。
2.1.2圍巖壓力
鉆后,井眼周圍的巖石中出現(xiàn)了臨空面,原來的平衡狀態(tài)遭到了破壞。當(dāng)應(yīng)力集中處的應(yīng)力達(dá)到圍巖的屈服極限,就有塑性變形發(fā)生,這種變形受到套管和套管外水泥殼的限制,同時套管也受到圍巖的反作用而產(chǎn)生套管變形損壞。
2.1.3斷層活動、現(xiàn)代地殼運(yùn)動、地震和滑坡
斷層的存在,造成斷層區(qū)間壓力的不平衡,使巖層之間發(fā)生水竄,在泥膏鹽層與斷層共存的情況下,將使套管的受力不穩(wěn)定,導(dǎo)致套管變形損壞。斷層的活動是由很多方面的因素引起的,沿斷層層面地層移動造成油層套管大量損壞。
2.2 套管損壞的工程因素
2.2.1井身原因
主要包括套管設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠,施工時絲扣密封不嚴(yán),固井質(zhì)量差,在鉆井過程中造成套管磨損。在向井中下套管時,套管外表面難免與堅(jiān)硬巖層產(chǎn)生劇烈摩擦,若強(qiáng)行下入,套管一方面遭遇重大磨損,另一方面套管柱易失穩(wěn)彎曲而變形損壞。另外,套管磨損后, 內(nèi)表面積增大,與腐蝕介質(zhì)的接觸面增大,并使套管內(nèi)壁表面加工鈍化層消失,內(nèi)層金屬直接與腐蝕介質(zhì)接觸,加速套管的腐蝕速度。
2.2.2生產(chǎn)原因
高壓注水會造成地層體積膨脹。當(dāng)壓力從注水井和可滲透巖石向外擴(kuò)散擴(kuò)張時會對油層和邊界層之間的界面產(chǎn)生很大的壓力。如果這個力超過了界面強(qiáng)度,就會發(fā)生滑移,使鄰井造成套損。
壓裂過程中,固體充填引起的永久性體積變化也會導(dǎo)致地層沿層面滑動。
油層出砂會引起上覆巖體下沉和下覆巖體上沖聯(lián)合作用,使油藏層段縮短,影響套管的橫向支撐,使其形成撓曲。
2.3 套管損壞的腐蝕因素
管腐蝕是指原油天然氣中含有的硫、CO2、HS及地層水中和注入水中含有的各種腐蝕性物質(zhì)與套管中鐵或亞鐵離子發(fā)生反應(yīng)而腐蝕管體。套管腐蝕的條件包括一定的溫度、壓力、亞鐵離子的濃度及地層水中存在的還原菌等,大多與硫酸還原菌的作用有關(guān)。大多數(shù)套管腐蝕的套管處在高礦化度溶液和低的pH值下。腐蝕對套損的影響對套管而言.其損壞形式主要有以下兩種:
(1)腐蝕造成上部套管破漏。從力學(xué)原理上講,因外力造成的套損不會表現(xiàn)為套管破漏,而腐蝕的最終結(jié)果則使套管破漏。
(2)腐蝕削弱套管壁厚,降低套管強(qiáng)度造成套損。在腐蝕作用下套管壁整體或局部逐漸變薄,套管強(qiáng)度隨之降低,在外力作用下更容易發(fā)生損壞。
3 套損檢查方法
我們在平時測井過程可以通過電磁探傷測井,同位素全井找漏,井徑儀測井等測井方法對井下管柱進(jìn)行檢測,檢查是否存在套管損壞變形等情況。
(1)電磁探傷測井可在油水井正常生產(chǎn)情況下,在油管內(nèi)測量套管的壁厚變化及損壞情況,節(jié)省了檢查套管情況時起、下油管的作業(yè)費(fèi)用,這一特點(diǎn)使得對油、水井井身結(jié)構(gòu)損壞進(jìn)行普查成為可能。存在厚壁與薄壁之間的轉(zhuǎn)變及套管變形或者結(jié)垢。
(2)同位素五參數(shù)組合測井可同時錄取五條曲線,該方法同位素示蹤曲線、油管內(nèi)流量和井溫資料以及壓力異常點(diǎn)可以相互印證,查找有套管外漏情況。
(3)多臂井徑儀測井是套管檢驗(yàn)測井過程中應(yīng)用最為廣泛的。該儀器是一種接觸式測量儀器,即通過儀器的測量臂與套管內(nèi)壁接觸,將套管內(nèi)壁的變化轉(zhuǎn)為井徑測量臂的徑向位移,通過井徑儀內(nèi)部的機(jī)械設(shè)計(jì)及傳遞,變?yōu)橥茥U的垂直位移;差動位移傳感器將推桿的垂直位移變化轉(zhuǎn)換成電信號。存在套管漏損顯示。
4主要預(yù)防措施
4.1合理控制注水壓力
油田高壓注水時,隨著注水壓力的不斷提高,地層壓力水平也不斷上升,當(dāng)?shù)貙訅毫Τ^臨界壓力時,地層將發(fā)生相對滑動,引發(fā)套管變形,特別是泥巖夾層發(fā)育或斷層發(fā)育地區(qū)套損井可能成片發(fā)生。另外,長期高壓注水,使套管在長期高壓載荷的作用下,加劇套損速度??刂频貙訅毫υ谂R界地層壓力以內(nèi)或套管抗內(nèi)擠強(qiáng)度的70 %以內(nèi),減緩套損的發(fā)生。
4.2合理控制生產(chǎn)壓差,保持注采平衡
由于注采不平衡、后期井網(wǎng)大幅度加密以及層間連通性差等原因,從而形成了一個從高壓區(qū)指向低壓區(qū)的附加應(yīng)力,誘發(fā)地層滑動,產(chǎn)生套管變形,特別是在高壓區(qū),套損現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。
4.3優(yōu)化射孔及儲層改造方案
任何酸化壓裂、射孔工藝和質(zhì)量都對套管的壽命有重要影響,重復(fù)射孔或酸化壓裂,大幅度降低套管抗擠壓強(qiáng)度,加速套管損壞變形。對儲層實(shí)施壓裂酸化改造,確定施工壓力, 施工壓力以不超過套管抗內(nèi)擠強(qiáng)度的80 %為宜。
4.4改進(jìn)井下工具,避免磨銃套管
由于方案設(shè)計(jì)或施工原因,常發(fā)生井下落物、管卡、管堵等現(xiàn)象,需進(jìn)行打撈磨銃,不可避免地造成套管壁的磨損,降低套管強(qiáng)度。建議改進(jìn)鉆具,在鉆磨施工過程中,安裝扶正裝置,減少偏磨現(xiàn)象,保護(hù)套管。
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