井况防治专题

油水井套管损坏防治技术应用研究 套损井损坏原因分析 及综合治理 采油三厂工艺研究所 2005年 2月 油水井套管损坏防治技术应用研究 目 录 前言 井况现状与存在的问题 套损井分布特征及原因分析 综合治理措施 油水井套管损坏防治技术应用研究 截止 2004年底，采油三厂共有油水井 944口（油井 586口，水井358口），共发现事故井 337口，占总井数的 其中套损井266口（油井 128口，水井 133口、气井 5口），占总井数的 套损现象十分严重。因为井况的恶化，使注采系统遭到严重破坏，不仅造成原油产量巨大损失，而且严重影响油田的有效开发。因此，对套损井损坏的原因分析及治理显得迫在眉睫，由于不同油田、不同区块，其套损的原因及机理都不同，因此，要对套损井进行治理，就必须分油田、分区块进行套损分析及治理。本材料是以文明寨油田主力区块明一块为例对套损井进行了详细彻底的分析，并提出了下步治理措施。 一、前 言 油水井套管损坏防治技术应用研究 二、井况现状与存在的问题 （一）井况现状 明块 套 损 井 现 状 井别 区块总 井数 (口 ) 目前套损井现状 (口 ) 目前生产情况 小计 破漏错断 套 变 破 漏 套变 + 落物 破漏+ 落物 套变 + 破漏 其 它 关井(口 ) 带病生产 (口 ) 油井 89 49 20 13 10 1 5 7 43 水井 55 30 2 11 2 3 3 4 5 5 24 合计 144 79 2 31 15 13 4 9 5 12 67 油水井套管损坏防治技术应用研究 051 01 52 0井数套 变 破 漏 套 变 破 漏 套 变 落 物 破 漏 落 物 破 漏 错 断 其 它目 前 事 故 井 现 状油 井水 井从表中可以看出：明一块从套损类型看，是以套变为主，其次是破漏。 油水井套管损坏防治技术应用研究 构造复杂、局部认识程度低 明一块的中西部以及边界断层结合部，构造比较复杂，剩余油相对富集，但受现有的地质认识和监测技术制约，挖潜难度和风险性均比较大。 局部形成 “ 大孔道 ” ，注采反应周期短 随着油田采出程度的不断加深，层间矛盾进一步加剧，局部出现了 “ 大孔道 ” ，其平均水线推进速度已由九七年的5m/004的 10m/d，个别井组甚至达到 25m/d，注水井调剖过程中，个别对应油井还喷出调剖剂。 （二）存在的问题 油水井套管损坏防治技术应用研究 油藏出砂严重，影响油田正常开发 明一块的沙一下、二上和二下层系出砂比较严重，明一西块沙一下、二上层系的 12口井中，因出砂严重，不能正常生产的油井有9口，其检泵周期 105天，是全油田检泵周期的 1/3，影响产量 2213t；有 4口井因出砂严重被迫关井。明一东块的沙二下层系有 12口注水井，由于出砂严重，大部分注水井无法分注，其分注率只有 30，分层调控能力减弱，层间矛盾进一步加剧。 油水井套管损坏防治技术应用研究 井况损坏严重，局部注采井网遭到破坏 截止 2004年 12月底，共发现事故井 107口，占区块总井数的 且事故速度还有逐年加大的趋势， 2004年事故率比 2003年增加了 由于这些事故井不能正常注水或生产，特别是重点注水井的损坏，使区块注采井网遭到破坏，给下步调整挖潜带来了极大难度，严重影响了区块正常开发。 油水井套管损坏防治技术应用研究 （一）、套损井分布特征 （二）、套管损坏原因分析 （三）、结 论 二、套损井分布特征及原因分析 油水井套管损坏防治技术应用研究 平面分布规律 在 79口套损井中，有断层资料的 35口，距断层距离 100米以内的 30口井，占 86；距断层距离大于 100米的 5口，占 14。 类别 项目 50m 50 100m 100m 合计 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 井数（口） 油井 4 43 10 43 4 14 18 水井 11 5 1 17 （一）套损井分布特征 明块套损井离断层的距离 油水井套管损坏防治技术应用研究 024681 01 2井数 5 0 m 5 0 1 0 0 m 1 0 0 井 离 断 层 的 距 离油 井水 井油水井套管损坏防治技术应用研究 套损井纵向分布规律 明一块套损井在纵向上主要集中在射孔生产层段及附近。 套损位置 井 别 水泥返高以上 射孔段（及附近） 其 它 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 油 井 5 0 1 井 1 19 明块套损井纵向分布规律 油水井套管损坏防治技术应用研究 套损井损坏点岩性 据明一块套损井资料统计（统计 69口），套损井主要套损点的岩性为砂岩 。 类 别 井 别 砂 岩 砂 岩 泥 岩 泥 岩 井数 （口） 比例 （） 井数 （口） 比例 （） 井数（口） 比例（） 油 井 30 井 18 1 6 明块套损井损坏点岩性 油水井套管损坏防治技术应用研究 3 01 83196051 01 52 02 53 0井数砂 岩 砂 岩 泥 岩 泥 岩岩 性油 井水 井油水井套管损坏防治技术应用研究 套损点套管类型与规范 明一块发现的 79口套损井中（ 71口有套管规范数据），套损点主要发生在 2口，占 类别 项目 55 110 它 寿命 （年） 井数（口） 比例（） 井数 （口） 比例 （） 井数 （口） 比例 （） 井数 （口） 比例 （） 油 井 15 6 井 8 16 1 明块套损井的套管规范 油水井套管损坏防治技术应用研究 1 582 61 6321051 01 52 02 53 0井数N 8 0 7 . 7 2 J 5 5 7 . 7 2 P 1 1 0 7 . 7 2 其 它套 管 规 范油 井水 井油水井套管损坏防治技术应用研究 套损点套管类型与规范 表 9 套损井与正常井对比表 钢级 *壁厚 总井数（井次） 损坏井（井次） 损坏率（） 7 52 80*5 23 110*1 3 它 3 3 100 由此可知： 次是 此可知，套管柱强度设计不合理，抗挤强度偏低是套损的重要因素。 油水井套管损坏防治技术应用研究 套损井的固井质量 类 别 项目 良 好 中 等 未封固段 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 油 井 29 井 21 4 2 2 92 13452051 01 52 02 53 0井数良 好 中 等 未 封 固 段固 井 质 量油 井水 井明块套损井的固井质量 油水井套管损坏防治技术应用研究 套管使用寿命 类别 项目 2 年 24681012 年 平均使用寿命 (年 ) 井数 （口） 井数 （口） 井数 （口） 井数 （口） 井数（口） 井数 （口） 井数（口） 油井 2 2 6 1 10 7 22 井 1 3 5 3 5 1 11 一块套管寿命统计表 从上表中可以看出，高于全局套管平均使用寿命（ 说明套管老化问题十分严重。 油水井套管损坏防治技术应用研究 套损井重大措施 类别 项目 酸 化 挤 堵 调 剖 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 油 井 6 9 16 井 1 8 5 明一块套损井重大措施 类别 项目 补孔 5次 补孔 3补孔 2次 重 炮 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 井数（口） 比例（） 油井 7 1 6 井 5 11 10 7 续表 油水井套管损坏防治技术应用研究 明一块套损井重大措施 统计 77口套损井资料 ,实施过的主要措施是补孔、重炮和挤堵调剖等措施。 2 92 13452051 01 52 02 53 0井数良 好 中 等 未 封 固 段固 井 质 量油 井水 井油水井套管损坏防治技术应用研究 明一块套损井重大措施 表 13 重大措施引起套管损坏率统计表 井别 挤堵 压裂 酸化 总井数(井次 ) 损坏井(井次 ) 事故发生率 ( ) 总井数(井次 ) 损坏井(井次 ) 事故发生率 ( ) 总井数 (井次 ) 损坏井 (井次 ) 事故发生率 ( ) 油 26 16 3 5 6 40 水 12 8 3 100 3 1 计 38 24 0 6 60 18 7 至 2004年 12月，明一块总井数是 144口，共实施重大措施 711井次。 油水井套管损坏防治技术应用研究 明一块套损井重大措施 续表 13 井别 调剖 重炮 补孔 总井数(井次 ) 损坏井(井次 ) 事故发生率( ) 总井数(井次 ) 损坏井 (井次 ) 事故发生率 ( ) 总井数(井次 ) 损坏井(井次 ) 事故发生率( ) 油 33 6 51 44 14 5 4 7 23 26 计 14 5 7 13 74 70 此可知，挤堵、压裂、酸化措施对套管造成的损坏已不容忽视 油水井套管损坏防治技术应用研究 油层出砂与套管损坏的关系 统计该区块套损井资料 , 有 48口套损井处于砂岩段 , 占套损井总数的 且该区块砂岩油藏具有胶结疏松、高渗透等地质特点 , 从而导致地层出砂形成 “ 大孔道 ” , 是造成套管损坏的主要原因。 （二）套管损坏原因分析 油水井套管损坏防治技术应用研究 其机理：油层出砂后将在套管外壁形成空洞，并向下滑塌形成不规则斜壁，使得本来由空洞处地层承受的上覆地层压力部分或全部转载到套管上，这一额外压力一方面可能对套管造成强度破坏；另一方面，由于空洞部分的套管成为一根压杆，当套管受力达到临界值时，套管将失去平衡，而使本已强度削弱的套管在射孔段及邻近套管发生损坏。 油水井套管损坏防治技术应用研究 井 例： 明 1井 ): 98年完井，射孔段 98年起在生产时采取了井筒防砂措施（下防砂管、防砂泵），该井出砂严重， 2000年发现套变，套变位置 1813m。 572m，冲砂至 面上升 d。而 28天砂面上升(16708m，平均砂面上升速度 d，说明出砂层补孔后出砂更严重。 明 42(水井 ): 孔段 164804m)。1991年在 1671砂面上升速度 d。 油水井套管损坏防治技术应用研究 泥岩吸水膨胀、蠕变和滑移与套管损坏的关系 根据明一块套损井有关资料统计，套损点的岩性为砂岩、泥岩和砂质泥岩。套损点为泥岩和砂质泥岩 19口，占统计套损井数的 接近三分之一。由此可见，泥岩也是造成套损的主要原因之一 。 其机理是，由于长期注水开发，泥岩吸水后体积发生膨胀，若限制其膨胀，将对约束产生膨胀压力，体积膨胀产生的膨胀压力可促使套管变形。 油水井套管损坏防治技术应用研究 当泥岩倾角较大时，或者孔隙压力差较大时，岩层会在重力或孔隙压力差作用下产生相对滑移，使套管承受较大的非均匀载荷而造成破坏。 泥岩吸水软化，变为塑性，蠕变速度增大，在井眼周围形成非均匀应力分布，对未射孔段，套管承受椭圆形应力作用无法释放，迫使非均匀水平应力挤压套管。 油水井套管损坏防治技术应用研究 射孔与套管损坏的关系 利用 1/2孔套管进行理论分析计算 , 与未射孔管柱相比，射孔后强度平均降低 重炮补孔后强度降低 油水井套管损坏防治技术应用研究 射孔与套管损坏的关系 统计明一块 77口套损井资料，经 3次以上补孔的套损井有 44口，占统计套损井数的 重炮 13口，两次以上重炮 5口。有套管的钢级、壁厚资料的 71口套损井中，其中 管抗外挤强度为 孔后抗外挤强度降为 炮后降为 2次 4次重炮后将下降更多。且 42口井为 抗外挤强度更低，射孔、重炮后更容易造成套管损坏。 油水井套管损坏防治技术应用研究 工艺措施与套管损坏的关系 除补孔措施外，事故油水井中，有 6 口井进行过压裂， 7口井进行过酸化， 29口井进行过挤堵调剖，这些措施加速了套管的损坏。 压裂对套管损坏的作用是压裂液对压裂井段的套管内壁及水泥环有裂缝或固井质量差的套管外壁施加高达 50 80压裂液对套管内外壁的挤压力不平衡，并且两个挤压力之差超过套管抗挤压负荷时，就发生套管损坏。 酸化工艺措施中酸液对套管产生一定腐蚀，削弱套管强度，而调剖堵水施工压力往往高过地层破裂压力，且明一块断层多容易激活断层，造成套管损坏。 油水井套管损坏防治技术应用研究 由于注入水、产出液矿化度高，并含有 外还有 存在，造成套管局部区域沉淀结垢，形成垢下腐蚀，这些因素协同作用引起套管腐蚀穿孔。统计明一块 79口套损井中有 28口井为破漏，占 腐蚀与套管损坏的关系 油水井套管损坏防治技术应用研究 腐蚀与套管损坏的关系 井 例 ： 明 1井油井 ，该井 孔段 段长 1830。 95年 11月卤水分析知 1303.7 mg/l， mg/l， mg/l。 mg/l， l， mg/l， mg/l，mg/l。 明 1孔段长 1718139m）， 99年发现套破， 03年 5月腐蚀监测知： 89 mg/l， mg/l， 45 mg/l， mg/l，总矿化度76144 mg/l，腐蚀速率高达 mm/a，是部标（ mm/a）的 油水井套管损坏防治技术应用研究 综上所述，腐蚀削弱套管壁厚 ,降低套管强度造成套损。而酸化、调剖堵水等工艺措施中，其处理剂对套管具有一定腐蚀性，另外频繁作业、测试等措施对套管内壁造成机械损伤，损伤部位加剧了腐蚀，腐蚀的最终结果则使套管破漏。 油水井套管损坏防治技术应用研究 （三）分析结论： 1、油层出砂是套管损坏的主要原因； 2、由于套管强度不富余，压裂、酸化、调剖堵水等工艺措施，特别是重复补孔等重复措施加速了套管的损坏； 3、腐蚀是造成该区块套管损坏的重要因素； 4、套管柱强度设计不合理，抗挤强度偏低是套损的重要因素； 5、泥岩、砂泥岩蠕变滑移、地应力异常也是导致该区块套损的另一个因素。 油水井套管损坏防治技术应用研究 四、综合治理措施 （一）、套管损坏预防工艺技术 （二）、套管损坏治理工艺技术 油水井套管损坏防治技术应用研究 （一）套管损坏预防工艺技术 高强度套管应用 防腐加药技术推广应用 顶封保护技术推广应用 固砂防砂技术应用 油水井管理综合技术应用 井况监测技术应用 新钻井和开窗侧钻时，在套管设计时应用地应力对套管强度影响研究成果进行套管柱设计，充分考虑断层的滑移对套管的作用，提高下井套管强度。 油井以环空连续加药技术为主， 水井以环空保护液为主。 采用顶封保护技术，保护上部套管 固砂防砂技术包括化学防砂和机械防砂，化学防砂主要用化学剂固结井筒附近的地层砂，地层出砂导致骨架疏松，套管由于压杆作用导致套管损坏。机械防砂利用防砂管、防砂泵等防砂装置井筒内防砂，延长检泵周期，防止频繁作用导致套管损坏。 对油水井在日常生产管理中，采用防砂、防掉、防偏磨、控制放溢流、放套管气等技术和措施，防止井况事故发生。 采用井下电视、鹰眼电视、八臂井径、复合测井等套管状况监测技术，对具有代表性的未损坏油水井和需大修施工的井下情况较复杂的事故井进行监测，从而获取套管状况资料，为井况防治和油水井增产增注措施实施提供依据。 油水井套管损坏防治技术应用研究 项 目 井 号 防腐 加药 143、 1176、 74、 25、 105、 1131、 1177、 146、174、 100、 162、 94、 1219、 47、 310、 321、 1139、 156、 315、 196、 226、 311、 180、 11143、 158、 165、 150、167、 362、 85、 1、 104、 63、 191、 11封 保护 177、 321、 219、 1142、 71、 1砂 防砂 95、 83、 1140、 1184、 362、 185、 11、 104、1130、 116、 63、 1150、 49、 180、 1195、 42、 1194、 219、 143、 321 井况 监测 36C、 153、 405、