吉林油田油水井套管損壞因素分析及預(yù)防措施

收稿日期：2004-06-03 作者簡介：劉杰（1963-），女（漢族），遼寧開原人，中油集團公司遼河石油勘探局供水公司工程師，應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)，從事油（氣）井修井、技術(shù) 評估及培訓(xùn)工作，遼寧省盤錦市興隆臺區(qū)，（0427）7861224。 遼河油田油水井套管損壞機理及修復(fù)措施 劉杰 （中油集團公司遼河石油勘探局供水公司，遼寧盤錦124010） 摘要：分析了遼河油田油水井套管損壞的原因，介紹了遼河油田幾種較先進的套損檢測方法，提出了幾種常用的 修復(fù)工藝，對遼河油田因地制宜地采取套管修復(fù)措施，恢復(fù)套損井的正常生產(chǎn)具有一定的借鑒意義。 關(guān)鍵詞：遼河油田；油井；水井；套管損壞；套管檢測；套管修理 中圖分類號：te358+.4文獻標識碼：b文章編號：1672-7428（2005）02-0050-03 casingdamagemech

當今越來越多的強化采油措施使套管的工作環(huán)境不斷惡化,所受的外載不斷增加。現(xiàn)場實際情況表明,油水井投產(chǎn)后,套管承受的外載比完井時大的多,這是造成套管損壞的一個重要因素。因此,認真分析和研究套管損壞的各種因素和機理,改進套管設(shè)計方法,滿足長期采油需要,是一個亟待解決的問題。

采油三廠所轄的文、衛(wèi)、馬、古等四個油田是一個較為復(fù)雜的斷塊油氣田,由于長達20多年的開發(fā);受地質(zhì)、工程和套管老化等因素的影響,套損井越來越多,套管的損壞已嚴重影響了油田的開發(fā)效果。為解決上述問題,遏制井況惡化,恢復(fù)注采井網(wǎng),提高油田開發(fā)效果,急需開展“油水井套管損壞防治配套技術(shù)推廣應(yīng)用”這個項目。

針對純化油田實施高壓注水以來,注水井套管損傷日益增多的現(xiàn)象,通過現(xiàn)場調(diào)研,找出該油田套管損害的主要原因,并從物理和化學(xué)兩方面提出了防治措施,即在管柱上加設(shè)套管保護封隔器和環(huán)空保護液,對已發(fā)生套損的井應(yīng)用套管補貼、換套管、注水泥等方法進行治理,礦場已取得較好效果。

由于長期注水開發(fā),加上頻繁的措施作業(yè)等因素影響,各油田套管損壞情況十分嚴重。近幾年,各油田套管損壞速度呈直線上升趨勢。文章在充分現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了油田套管損壞的各種類型,分析了造成套管損壞的各種因素和生成機理,提出了油田開發(fā)實踐中避免或減少套管損壞的具體措施和建議。

針對油田油水井套管發(fā)生腐蝕滲漏的現(xiàn)象,分析了土壤腐蝕性的相關(guān)參數(shù).結(jié)果表明,土壤電阻率、土壤氧化-還原電位、土壤理化性質(zhì)等對套管的腐蝕起決定性作用;根據(jù)貝克曼綜合評價指數(shù),確定土壤腐蝕性,評價結(jié)果為大慶油田大部分土壤為強腐蝕等級,必須采取有效的防護措施,防止套管滲漏

統(tǒng)計顯示,八面河油田注水套管損壞的表現(xiàn)形式有三種,即:變形、破裂和密封性破壞。造成套管損壞的主要原因有地質(zhì)斷層的影響、泥巖蠕變、泥巖吸水膨脹擠壓套管、注入水沖刷腐蝕、固井質(zhì)量差、井下作業(yè)影響等幾個方面。預(yù)防套管損壞,除保證在鉆井施工中的固井質(zhì)量及科學(xué)規(guī)范地進行井下作業(yè)外,在生產(chǎn)中主要是采取一定的工藝措施保證使用安全和防止或減緩腐蝕。

對九四區(qū)稠油熱采中油氣井套管損壞原因進行了分析,了解稠油套管腐蝕的規(guī)律,分析出套損方式以套管外漏為主要原因,提出了油井套管腐蝕因素是造成套管外漏的主要因素,認為稠油熱采中油氣井套管腐蝕是土壤水分、含鹽量、溫度等諸多因素共同作用的結(jié)果,其中含水的高低是影響套管腐蝕速度的重要原因。而油層上部套管又是套管腐蝕穿孔的重災(zāi)區(qū)?，F(xiàn)場實際說明了淺層套管腐蝕穿孔現(xiàn)象的主要原因來自于套管外壁修井液的強烈腐蝕。預(yù)防上部套管腐蝕的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于防止修井液流入套管外壁附近,因此,在井口建立修井液導(dǎo)流和儲存裝置,才是解決問題的關(guān)鍵所在。

我國油田套管損壞的原因探討

提出了適合大慶地區(qū)的套管防腐技術(shù)—手鐲陽極套管防腐技術(shù),通過室內(nèi)模擬實驗確定手鐲式陽極的最佳組合方式.結(jié)果表明,每只手鐲式陽極極化半徑超過9m,極化場呈輻射狀.在淺表層100m內(nèi)每一根套管固定一個手鐲式陽極是最佳的組合方式;套管保護電位均負于-850mv(sce),套管保護電流可極化到地下100m.

現(xiàn)場測定測試井的土壤環(huán)境,發(fā)現(xiàn)大慶地區(qū)土壤中cl-含量、so24-含量均較高,地下土壤電阻率變化較大,在土壤縱向深度上對鋼質(zhì)設(shè)備構(gòu)成強腐蝕影響環(huán)境.采用地下參比電極"接觸測試"法,對套管實施保護后的縱向深度套管保護電位進行定量測試.結(jié)果表明,套管保護電位曲線光滑,電位均負于-850mv,套管保護電流可極化到地下100m.手鐲陽極與套管同時下入作業(yè)井內(nèi),不增加現(xiàn)場作業(yè)難度及作業(yè)成本,具有實際推廣應(yīng)用價值.

油水井套管腐蝕破損一直是嚴重困擾長慶油田正常生產(chǎn)的技術(shù)難題。該油田通過多年艱苦探索和實踐,在油田套管腐蝕方面取得了重要的認識突破,形成了適合長慶環(huán)境特點的兩項套管外防腐主體工藝技術(shù)和二項內(nèi)防腐技術(shù),積累了套損井防治的經(jīng)驗。套管防腐技術(shù)的大量應(yīng)用,為油田大發(fā)展提供了技術(shù)保障。

本文分析了造成套管損壞縮徑變形的主要因素,提出了以防為主、防治結(jié)合的治理措施。

隨著油田開發(fā)時間的不斷延長,開發(fā)方案的不斷調(diào)整,由于不同的地質(zhì),工程和管理條件,油水井套管技術(shù)狀況逐漸變差,甚至損壞,使油田不能正常生產(chǎn),影響了油田的穩(wěn)產(chǎn)。特別是現(xiàn)在越來越多的采油措施不斷應(yīng)用于生產(chǎn),如:酸化、壓裂、高壓注水等,雖然取得了一定的成效,但同時也使套管工作環(huán)境惡化,使套管受到的損壞不斷增加。因此對套管損壞機理開展研究,并在此基礎(chǔ)上搜集不同開發(fā)方式的套管損壞預(yù)防措施和防治辦法,對油田的生產(chǎn)有實踐意義。本文通過大量的文獻調(diào)研,從套管的損壞原因入手,從整體上全面地、系統(tǒng)地進一步認識套管損壞機理并在此基礎(chǔ)上找到相應(yīng)的預(yù)防措施和治理辦法。

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通過室內(nèi)實驗,得到了手鐲式陽極套管的電力線分布及極化場形態(tài),找到了手鐲式陽極的最佳組合方式,分析了手鐲式陽極在土壤環(huán)境中對套管的保護效果.實驗結(jié)果表明,手鐲式陽極極化場呈輻射狀,極化半徑超過9m,在淺表層100m內(nèi)每間隔一根套管固定一個手鐲式陽極是最佳的組合方式,在土壤環(huán)境中可對套管起到良好的保護作用.

針對大慶油田油水井淺表層套管腐蝕外漏逐年加劇的問題,對于正常生產(chǎn)的油水井套管的防腐保護提出套管外壁側(cè)埋深井犧牲陽極串的防腐蝕技術(shù).通過室內(nèi)模擬實驗,發(fā)現(xiàn)在水電阻率和陰-陽極面積比近似相同的情況下,深埋陽極對套管的保護效果明顯優(yōu)于淺埋陽極,陽極以串、并聯(lián)組合方式連接有較大的電流輸出和較好的電位分布.結(jié)果表明,陽極以深埋方式為宜,陽極埋入深度在3000cm~5000cm左右為最佳位置,陰陽極間最佳距離為900cm.

套管損壞一直是困擾油田開發(fā)的嚴重問題之一,嚴重制約著油田的生產(chǎn)與發(fā)展。找準引起套管損壞的主要矛盾并有效的解決此矛盾對于油田的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義,尤其是對于注水開發(fā)效果較好的區(qū)塊更是意義重大。

套損井的大量出現(xiàn),給油田長期穩(wěn)產(chǎn)帶來了極大影響。通過分析青海油田套損井的分布區(qū)域、井型、形態(tài)等方面,研究套損現(xiàn)象發(fā)生的特征規(guī)律,分析青海油田套管損壞的主要影響因素,針對性的提出了預(yù)防套管損壞的有效措施,為今后的綜合治理提供了建議。

套管損壞嚴重影響了油水井產(chǎn)能的發(fā)揮，制約著油田的發(fā)展，是提高采油速度和最終采收率的一大障礙。本文簡要介紹了遼河油田套管損壞現(xiàn)狀，重點分析了套管損壞的主要原因，同時針對目前套管損壞的的主要問題提出一些預(yù)防措施。

套管損壞嚴重影響了油水井產(chǎn)能的發(fā)揮，制約著油田的發(fā)展，是提高采油速度和最終采收率的一大障礙。本文簡要介紹了遼河油田套管損壞現(xiàn)狀，重點分析了套管損壞的主要原因，同時針對目前套管損壞的的主要問題提出一些預(yù)防措施。

油水井是油田生產(chǎn)的基本單元，其套管損壞不但使原有的注采系統(tǒng)受到破壞，影響產(chǎn)量，同時，修復(fù)已損壞的套損井，又將投入更多的成本。因此，隨著油田開發(fā)的深入，套損預(yù)防技術(shù)的研究已經(jīng)成為油田開發(fā)的一項重要課題。