油水井套损的原因及修复技术探讨

油水井套损的原因及修复技术探讨

刘红波

中石化江汉石油工程有限公司井下测试公司

山东省潍坊市 262714

摘要：套管修复是指油水井的套管出现变形、破裂或 错断后,对套管进行整形、补贴或取套换套等施工作业。当套管出现严重变形、破裂或错断后,常用的修复方法是先采用铣锥、磨鞋等磨铣工具对破损处进行修理, 后下补贴管或衬管进行修复, 如果补贴不成功则用取套换套的方式进行修复。因此，研制了依靠井下液压动力的错断扶正补接技术。错断扶正补接技术克服了现有修复措施的不足，工艺安全可靠，扶正工具易钻铣，施工速度快，缩短了施工周期，极大的降低了生产成本。

关键词：油田开采；油水井套管；修复措施

近年来，随着油田的深入开发，套损井数量逐年增加，破坏了井网完善程度，成为影响胜利油田稳产的重要因素。套管错断是发生较多的套损情况之一。由于套管在固井时受拉伸载荷及钢材自身收缩力的作用，在套管产生横向错断后，便向上、向下各自方向收缩，尤其在热采井中，受温度变化的影响，这种错断口的上下收缩更加显著。套管错断后，原有的通道消失，严重影响油水井的正常生产，甚至报废停井。因此，研制了依靠井下液压动力的错断扶正补接技术。错断扶正补接技术克服了现有修复措施的不足，工艺安全可靠，扶正工具易钻铣，施工速度快，缩短了施工周期，极大的降低了生产成本，实现了套管错断井的高效修复。

一、油水井套管损坏原因

油水井套管损坏现象大多集中在套管漏失、变形、错断以及破裂上，其中破裂和变形现象会导致套管无法正常使用。根据油水井所处地理位置与地质特点的不同，套管损坏类型也会存在差异性。在泥岩层段的油水井套管损坏主要集中在破裂和变形上，而处于断层断裂带的油水井套管损坏则主要集中在错断上。套管损坏会导致油水井运行效率下降，加大开采难度，严重的套管损坏情况甚至会导致油水井报废。

1、地质因素

(1)油层压实：油层压实主要是通过增加套管的应力与荷载程度来损坏套管。在正常压实的油气层中，渗透率与空隙度都趋于正常水平，油水井套管正常工作受到的压力没有明显变化。而在特殊的地质条件下，存在高压异常油气层，这类油气层的压实程度要高于正常油气层，高压油气填充了整个油层空间，导致其空隙大、压实程度高。而随着油水井不断采集油气，高压异常油气层中的压力逐渐降低，由油层空隙中液体承受的荷载压力转给了油层附近的沉积岩，上覆岩层与沉积岩的共同压力增加了油水井套管的荷载程度，套管的轴向应力也随之增加，从而使油水井套管损坏。

(2)断层：在正常情况下，地质结构中的断层处于平稳且相对静止的状态，但油水井采集过程中，原始地层压力开始产生变化，同时油水井产生的水侵蚀了断层附近的地质结构，在这种情况下断层就会开始产生运动。断层运动会造成地质上下盘一定程度唯一，从而产生大量的剪力，油水井套管如果穿过了发生运动的断层，那么就会承受巨大的剪力，导致套管变形。

(3)地震：地壳运动所引发的地震是当前油田开采行业面临的主要自然灾害，地震过程中出现的土地颠簸以及地质内部的高频抖动都会造成油水井套管的严重损害，严重的地震灾害还会导致地质中原有的断层增加，同时将原先稳定状态下的断层活性化，从而使套管受到地震以及断层两个方面带来的损害影响。同时由地震所有引发的泥岩浸水、断裂带浸水和泥岩膨胀等都会对油水井套管造成不同程度的破坏。

2、工程技术因素

(1)固井阶段：在油水井固井阶段，水泥返高程度是衡量固井质量的重要指标，但当前部分油水井在固井时，水泥浆没有返高到地面，这就导致了套管在下沉过程中发生变形。同时固井阶段后期的封固工序，如果封固不到位就会引发泥岩浸水膨胀，对套管造成挤压。

(2)套管质量问题：油水井套管的自身质量等级，是确保套管在使用过程中受压与受力能力的关键保障，在国内油田开采历程中，因油水井套管自身质量问题而引发的油水井报废事件达到了千位数。其中套管质量、对套管的检测技术不到位以及套管运输过程中的损坏占据了很大一部分比例，而套管安装以及安装后的事故问题占据了另外一部分比例。

二、油水井套管损坏的修复技术

油水井出现错断的情况后，套管从原来的一个整体变为上下两部分套管，原有通道消失，油、水井无法正常工作。想要修复错断井，首先要做的工作就是恢复通道。要恢复通道就要将上下两部分套管连接起来，因此第一步工作为扶正对中上下套管。上下套管扶正对中后，为了保持这种对中状态，应挤水泥将上下两部分套管固定起来。然后，进行打通道作业，恢复套管内径。最后一步，加固错断部位，使其能够投入正常生产。错断井扶正补接工艺管柱由液压锚定器、液压增力器和扶正补接工具组成。扶正补接工具由扶正装置和丢手装置两部分组成。扶正装置前部设计为锥形结构，它的作用是引导扶正工具进入下部错断套管。该装置的工作原理为：在液压增力器的推动下，扶正装置通过错断的上部套管挤入下部套管中，将上下两部分套管重新扶正对中起来，在扶正头的上部有反扣梯形螺纹，当顺时针旋转地面管柱时，实现倒扣丢手。若出现下部套管与扶正头之间摩擦力不够大无法倒扣丢手的情况，则可以采用液压丢手。水泥凝固后进行打通道施工，恢复套管内径。最后可根据实际情况确定是否对错断部位进行补贴加固。

1、变形套管的修复技术。在对变形套管进行修复方面，普遍采用整形加固的方法，是指让变形的套管通过校正恢复到与原先一直的外形结构。整形加固的方法在一定程度上会使套管的强度达到不到原先标准，这就需要在原先套管基础上下人小直径套管，同时需要保证下入的小直径套管不会对整体套管的日常工作效率带来影响。在所有的套管损坏修复技术中，整形加固技术是开展难度低、修复实用性高以及经济投入低的有效方法。

2、穿孔和裂缝套管的修复技术。对这类套管的修复采用的方法包括水泥填补法、小直径套管修补法以及套管补贴法。水泥补填法主要通过水泥的重复挤入来对套管中的穿孔位置进行封堵，在技术方面较为常规但在实际开展方面却有较大难度；小直径套管修补法适用于无法应用套管补贴法的套管，主要通过隔离损坏位置或直接使用小直径套管将损坏位置封堵的方式来达到修复套管的目的；而套管补贴法则主要针对穿孔情况下的套管，主要的材料为金属波纹管。在具体措施方面，套管补贴法首先需要将金属波纹管套在拉伸管上，整体的补贴管外围涂抹环氧树脂，将之前配置好的拉伸管下人套管的损坏位置，通过油管憋压、二次油压的方式使套管膨胀。

3、错断套管的修复技术。对错段套管的修复采用水泥修复的方法，首先将用于封堵的水泥挤入套管中，确保水泥浆的返高在错断位置的上方，在水泥没有凝固之前对中套管，后续使用铣鞋来清理套管中的凝固水泥浆。对经过水泥修复后的套管进行冲压测试，确保套管抗压能力后将套管投入正常使用。

油水井套管损坏的预防是一切工作的基础原则，而对以损坏的套管进行修复则是主要的工作内容。油水井套管在不同的地质条件以及地质环境中会出现不同类型的损坏，需要根据实际的损坏类型，针对性的选择修复技术，最大程度确保套管的修复程度，以提高套管的重复利用效率，从而提升整个油田采集工作的经济效益以及安全生产情况。

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