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(jiǎn)介：劉杰（1963-），女（漢族），遼寧開(kāi)原人，中油集團(tuán)公司遼河石油勘探局供水公司工程師，應(yīng)用數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)，從事油（氣）井修井、技術(shù) 評(píng)估及培訓(xùn)工作，遼寧省盤(pán)錦市興隆臺(tái)區(qū)，（0427）7861224。 遼河油田油水井套管損壞機(jī)理及修復(fù)措施 劉杰 （中油集團(tuán)公司遼河石油勘探局供水公司，遼寧盤(pán)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(jìn)的套損檢測(cè)方法，提出了幾種常用的 修復(fù)工藝，對(duì)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(cè)；套管修理 中圖分類(lèi)號(hào)：te358+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：b文章編號(hào)：1672-7428（2005）02-0050-03 casingdamagemech

當(dāng)今越來(lái)越多的強(qiáng)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?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況表明,油水井投產(chǎn)后,套管承受的外載比完井時(shí)大的多,這是造成套管損壞的一個(gè)重要因素。因此,認(rèn)真分析和研究套管損壞的各種因素和機(jī)理,改進(jìn)套管設(shè)計(jì)方法,滿(mǎn)足長(zhǎng)期采油需要,是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

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

針對(duì)純化油田實(shí)施高壓注水以來(lái),注水井套管損傷日益增多的現(xiàn)象,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(hù)封隔器和環(huán)空保護(hù)液,對(duì)已發(fā)生套損的井應(yīng)用套管補(bǔ)貼、換套管、注水泥等方法進(jìn)行治理,礦場(chǎng)已取得較好效果。

由于長(zhǎng)期注水開(kāi)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(yán)重。近幾年,各油田套管損壞速度呈直線(xiàn)上升趨勢(shì)。文章在充分現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了油田套管損壞的各種類(lèi)型,分析了造成套管損壞的各種因素和生成機(jī)理,提出了油田開(kāi)發(fā)實(shí)踐中避免或減少套管損壞的具體措施和建議。

針對(duì)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(duì)套管的腐蝕起決定性作用;根據(jù)貝克曼綜合評(píng)價(jià)指數(shù),確定土壤腐蝕性,評(píng)價(jià)結(jié)果為大慶油田大部分土壤為強(qiáng)腐蝕等級(jí),必須采取有效的防護(hù)措施,防止套管滲漏

統(tǒng)計(jì)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(gè)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(jìn)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(duì)九四區(qū)稠油熱采中油氣井套管損壞原因進(jìn)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(rèn)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(chǎng)實(shí)際說(shuō)明了淺層套管腐蝕穿孔現(xiàn)象的主要原因來(lái)自于套管外壁修井液的強(qiáng)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(chǔ)存裝置,才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

我國(guó)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(yáng)極套管防腐技術(shù),通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)確定手鐲式陽(yáng)極的最佳組合方式.結(jié)果表明,每只手鐲式陽(yáng)極極化半徑超過(guò)9m,極化場(chǎng)呈輻射狀.在淺表層100m內(nèi)每一根套管固定一個(gè)手鐲式陽(yáng)極是最佳的組合方式;套管保護(hù)電位均負(fù)于-850mv(sce),套管保護(hù)電流可極化到地下100m.

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定測(cè)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(duì)鋼質(zhì)設(shè)備構(gòu)成強(qiáng)腐蝕影響環(huán)境.采用地下參比電極"接觸測(cè)試"法,對(duì)套管實(shí)施保護(hù)后的縱向深度套管保護(hù)電位進(jìn)行定量測(cè)試.結(jié)果表明,套管保護(hù)電位曲線(xiàn)光滑,電位均負(fù)于-850mv,套管保護(hù)電流可極化到地下100m.手鐲陽(yáng)極與套管同時(shí)下入作業(yè)井內(nèi),不增加現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)難度及作業(yè)成本,具有實(shí)際推廣應(yīng)用價(jià)值.

油水井套管腐蝕破損一直是嚴(yán)重困擾長(zhǎng)慶油田正常生產(chǎn)的技術(shù)難題。該油田通過(guò)多年艱苦探索和實(shí)踐,在油田套管腐蝕方面取得了重要的認(rèn)識(shí)突破,形成了適合長(zhǎng)慶環(huán)境特點(diǎn)的兩項(xiàng)套管外防腐主體工藝技術(shù)和二項(xiàng)內(nèi)防腐技術(shù),積累了套損井防治的經(jīng)驗(yàn)。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(kāi)發(fā)時(shí)間的不斷延長(zhǎng),開(kāi)發(fā)方案的不斷調(diào)整,由于不同的地質(zhì),工程和管理?xiàng)l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(lái)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(shí)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(duì)套管損壞機(jī)理開(kāi)展研究,并在此基礎(chǔ)上搜集不同開(kāi)發(fā)方式的套管損壞預(yù)防措施和防治辦法,對(duì)油田的生產(chǎn)有實(shí)踐意義。本文通過(guò)大量的文獻(xiàn)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(jìn)一步認(rèn)識(shí)套管損壞機(jī)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(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn),得到了手鐲式陽(yáng)極套管的電力線(xiàn)分布及極化場(chǎng)形態(tài),找到了手鐲式陽(yáng)極的最佳組合方式,分析了手鐲式陽(yáng)極在土壤環(huán)境中對(duì)套管的保護(hù)效果.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,手鐲式陽(yáng)極極化場(chǎng)呈輻射狀,極化半徑超過(guò)9m,在淺表層100m內(nèi)每間隔一根套管固定一個(gè)手鐲式陽(yáng)極是最佳的組合方式,在土壤環(huán)境中可對(duì)套管起到良好的保護(hù)作用.

針對(duì)大慶油田油水井淺表層套管腐蝕外漏逐年加劇的問(wèn)題,對(duì)于正常生產(chǎn)的油水井套管的防腐保護(hù)提出套管外壁側(cè)埋深井犧牲陽(yáng)極串的防腐蝕技術(shù).通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在水電阻率和陰-陽(yáng)極面積比近似相同的情況下,深埋陽(yáng)極對(duì)套管的保護(hù)效果明顯優(yōu)于淺埋陽(yáng)極,陽(yáng)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(yáng)極以深埋方式為宜,陽(yáng)極埋入深度在3000cm~5000cm左右為最佳位置,陰陽(yáng)極間最佳距離為900cm.

套管損壞一直是困擾油田開(kāi)發(fā)的嚴(yán)重問(wèn)題之一,嚴(yán)重制約著油田的生產(chǎn)與發(fā)展。找準(zhǔn)引起套管損壞的主要矛盾并有效的解決此矛盾對(duì)于油田的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義,尤其是對(duì)于注水開(kāi)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(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)帶來(lái)了極大影響。通過(guò)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(duì)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。

油水井套管損壞的主要原因是油頁(yè)巖和頁(yè)巖的水侵,除此之外,油層出砂、管制質(zhì)量以及化學(xué)元素對(duì)套管的腐蝕等,均可造成套管間接或者直接的損壞。而依據(jù)這些損壞原因,又可以將套管的損壞類(lèi)型歸納為變形、破裂、密封性破壞等。依據(jù)這些,可采取改進(jìn)套管柱設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)、嚴(yán)格要求套管質(zhì)量、提高套管的抗壓能力等方法來(lái)解決以上問(wèn)題。

套管損壞嚴(yán)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(jiǎn)要介紹了遼河油田套管損壞現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了套管損壞的主要原因，同時(shí)針對(duì)目前套管損壞的的主要問(wèn)題提出一些預(yù)防措施。

套管損壞嚴(yán)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(jiǎn)要介紹了遼河油田套管損壞現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了套管損壞的主要原因，同時(shí)針對(duì)目前套管損壞的的主要問(wèn)題提出一些預(yù)防措施。