油水井套损原因及治理优化策略分析

油水井套损原因及治理优化策略分析

王小玲王宏波

长庆油田第一采油厂，陕西 延安 717408

摘要：油井、注水井套损问题不但会造成注水井网的破坏，也会影响注水产量的稳定，同时还会影响到油田产量。目前，油井套管的失效主要有变形、断裂和腐蚀穿孔三种类型。影响油水井套损的主要原因有：地质构造应力、工程设计和腐蚀因子。在这些影响因素中，“强注强采”扩张对油水井套管的地质构造力及内部压力差异是导致套管失效的主要原因。针对套损的理论，采用相应的防范措施，降低油水井套损所带来的损失，对于油气藏的开发和设计都有一定的参考价值。

关键词：油水井套损；成因；管理；战略

1油水井套损的主要原因

1.1泥岩吸水后粘土膨胀造成的套管变形

研究表明，在储层中，砂泥岩互层段和泥岩段是普遍存在的。因此，当注入水逐步流向泥岩层时，由于黏土矿物的吸水量增大，会导致泥岩段的成岩胶结力降低，从而使其变形更加明显，并产生大量的非均匀应力，这些应力会影响油水井套管的性能，从而影响油水井的开采效率。这极大地改变了套管的形状和强度。

1.2射孔原因

当前，射孔作为一种重要的完井方式，其产生的高压能够严重破坏水管结构。此外，射孔过程中，孔眼附近的固井水泥墙会遭到剧烈撞击，导致严重变形，进而大大降低其对套筒的保护；另外，射孔还会导致套筒本身位置的改变，进而导致套损。

1.3腐蚀原因

通常情况下，注入的水和产出液中含有强腐蚀性物质，如盐和酸，这些物质可以与套管中的铁发生化学反应，导致套管壁厚减薄，从而降低套管的强度，加剧套管疲劳，甚至可能导致套管渗漏。通常来说，侵蚀效应对于地面水和注油井矿化度较高的油井中来说更为严重。

1.4井眼周围岩石压力对套损的影响

在钻井前，原先地面应力位场中的各岩体处在稳定状态，但是钻井后，由于应力释放，周边岩体形成了临空面，打破了原先的稳定状况，导致周边岩体位置重复布置，使得孔壁上的应力比原先大得多。当应力集中在一个区域时，它会导致土层产生塑性变化或开裂。这些变形和破裂由于水泥环的影响，并且由于周边岩体的反作用力的影响。所以，周边岩体的压力是导致这些套管变形损失的原因。

2油水井套损的预防措施

2.1提高工程质量

在中国现阶段，油水口的设计重点大多是提升安全系数，而忽视了地质情况或其他条件对方案设计的重要性，这种设计的错误会对方案的针对性造成不利，因为设计者忽视了地理条件的重要性，并将采油和钻井分开，从而使得方案设计过程中缺乏有效的考虑因素，从而影响了油水口的安全性和可靠性。由于设计者未能充分考虑压裂、灌注等工序和套筒间的关系，致使油水井套管经常出现锈蚀、缩径等现象。想要有效避免这些现象的发生，应该根据当地的地质情况和采油条件，采取有效措施，如选用适当的密封脂，进一步提高固井的整体质量，并且改进设计，以期达到最佳的效果。

2.2泥岩的蠕变

（1）为了防止泥岩上发生蹿水现象，我们采取了一系列保护措施。这些预防措施大部分是面对泥岩层进水的状况，因为进水会导致泥岩膨胀，最终导致泥岩活动。为了避免这种状况，我们采取了准确控制注水压力的预防措施，以防止注水压力超过岩层压力。（2）在制定压裂方案过程中，设计人员应特别注意目标层与泥岩层之间夹缝的厚度，以确保压裂设计的科学性。在检验压裂纹是否能够穿过夹层时，必须确保它不能穿过夹层，这样才能开展下一阶段的建设。这样做的好处在于，可以最大限度防止泥岩遇水膨胀，从而防止油水井套损的状况发生。此外，唯有将油层的准确构造当作依据，才能保证压裂设计的科学性。确定施工压力至关重要，因为它可以有效防止在压裂过程中出线套管损坏的状况。

2.3降低井间的梯度，保证注采的平衡

各种岩层内部压强的改变必须受到关注，因为它们对套损的产生有着决定性的影响。在保持阶梯和水平力走向完全一致的前提下，井内的压差和平面差是造成套损的关键因素，但是在一些特定条件下，即使压差极小，也可能会造成套损的产生，比如原生压强低于岩层压强，或者原生压强高于岩层压强，这就是阶梯挤压所致，因此，工作人员应该特别注意这一点，以确保油田的安全运行。在油田开发过程中，除去采取常用的控水和控压措施外，还必须对井内压力和梯度水压加以平衡，以尽可能地保持相应水压数据的持平，从而有效防止油田套损的产生。当地层压力相同时，水压数据越高，产生油田套损的概率也就越大。

2.4对管柱进行设计和研究

为了有效防止油水井套损，我们制定了一系列预防措施，其中最重要的是“防”。所以，延长管柱的应用年限，是进一步提高油水井管柱整体生命的根本。为此，我们提出了动态结构设计的概念，透过调整管柱相关参数，使其能够与油藏所处区域的地质结构相匹配，比如压裂、高温、射孔等，这样，与常规的方案比较，动态设计的意义就是确保在油藏开发过程中，能够更好地满足油藏的需求，从而大大提高油水井管柱的使用寿命。随着数据的变化，方案可以迅速调整以适应新的情况。通过加强套管的密封性，可以有效地防止浸水或高压情况的发生，从而延长封隔器的使用寿命。此外，定期检查套管的密封性也能够及时发现潜在风险，从而提高其使用寿命。

2.5保证提捞采油水井内部压力的平衡

当提捞采油水井内在气压出现降低情况时，由于高压产生，套筒会受到损害，其中最常见的表现形式是缩径和套弯。经过分析，可以得出结论：在井深和水压确定的情况下，提捞采油水井内在压强处于一个相对稳定的水平，与外部压力保持平衡，此时套管所受应力位值很小，因此，确保提捞采油水井内在压强的稳定性至关重要。

2.6高压注水井

对于大型高压注水井而言，将井筒抽空是一个危险性极高的操作方式，因为当高温水流入岩层时，地层压力会急剧增大，此时若将井筒抽空，套筒体内所受到的压强会失去平衡，从而致使套筒受到更大的压挤力，造成套筒破坏。因此，在实施高压注水操作时，操作者必须充分理解套筒的敏感性，并严密遵照企业内部结构的规定实施操作，以确保安全操作。在实施井筒压力变化的控制时，应尽可能减少压力变化。此外，当使用高温水放流时，井底压力也会发生变化，甚至可能出现瞬间降至零的情况。所以，在关闭间注井过程中，工作人员应注意保持进口压力，避免冻井发生。施工时，应提前关闭井口，逐步降低压力，并在施工完成后慢慢加大水压，降低由于压力变化过快造成管道破坏的风险。

2.7提高注入水质，减少腐蚀伤害

锈蚀是造成套管磨损的主要原因，所以在防止这种情况的整个过程中，我们应该注重尽量减少锈蚀危害，减小套损的发生率。为了减小腐蚀性危害，我们应该通过灌水来实现，在灌水中加入含有杀菌、防垢和减缓腐蚀作用的综合性保护液，从而遏制硫酸还原菌的繁衍，并控制水内的二氧化碳等对套管有腐蚀性的化学物质，从而减小腐蚀性危害，最终减小套管损坏的发生率。

结论

油田油水井套管的井下地质条件比较复杂，经常会出现多种不同的失效形式。为此，应根据套损的成因和程度，采取适当的修复方法，并采取相应的防范措施，加强固井质量，改善注水水质等措施，尽量降低对套管的伤害，延长套管的寿命，取得了较好的经济效益。

参考文献：

[1]张景皓，李奎霖，杨延伟.安塞坪南油田套损成因机理及预防治理方法[J].延安大学学报(自然科学版)，2022,41(04):42-45+51.

[2]吴朝全，黎明，杨涛，等.油水井井筒完整性综合评价特色测井技术应用实践[C]//中国石油新疆油田分公司（新疆砾岩油藏实验室），西安石油大学，陕西省石油学会，2022油气田勘探与开发国际会议论文集Ⅲ,2022.