（石油与天然气工程专业论文）临盘油田套管损坏机理及防治研究.pdf

临盘油田套管损坏机理及防治研究 李丽莉( 石油与天然气工程) 王业飞( 教授) 李光( 高级工程师) 摘要 临盘采油厂油水井套管损坏表现形态分为套管变形( 套变) 和套管漏失 ( 套漏) 两大类，以套变为主，套漏为辅。通过对套损井影响因素剖析及机 理研究表明：临盘采油厂埋藏浅的疏松砂岩，以油藏出砂造成套变为主，高 矿化度、腐蚀的区域以套漏为主，断层对造成套变有直接影响，泥岩吸水蠕 变诱发地应力集中，造成套管损坏。结合套管损坏机理分析及成果，针对不 同损坏类型、不同损坏原因的套损井制定出不同的预防措施。从井筒条件、 油藏条件、作业施工周期、修复后的性能指标、施工效果、施工费用及风险 系数七个方面，对小套管固井、取套换套、套管补贴、挤灰封堵、机械卡漏 五项套损井治理工艺技术的适应性进行了分析论证，总结筛选出小套管固 井、取套换套、套管补贴是治理套损井较彻底的方法，措施有效率高，有效 期长，长期综合效益最大。结合不同油藏不同井况，在现场开展套损井治理 工作取得了很好效果。 关键词：套损井影响因素机理措施适应性防治措施 c a s i n gd a m a g em e c h a n i s ma n a l y s i sa n d p r e v e n t i v es o l u t i o n si nl i n p a no i l f i e l d l il i l i ( o i la n dn a t u r a lg a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rw a n gy e f e i s e n i o rt e c h n o l o g i s tl ig u a n g a b s t r a c t c a s i n gd a m a g eo fl i n p a no i l f i e l di sd i s p l a y e db yc a s i n gd e f o r m a t i o ni n m a j o r i t ya n dc a s i n gl e a ki nm i n o r i t y a c c o r d i n g t os t u d yo f c a s i n gd a m a g ew e l l s a f f e c t i n gf a c t o ra n dm e c h a n i s m ，i ti ss h o w n t h a tc a s i n gd a m a g eo fs h a l l o wb u r i a l l o o s es a n di nl i n p a no i l f i e l di sm o s t l yb ys a n dp r o d u c t i o n ，c a s i n gl e a kc o n s i s t s m o s tp a r to f h i g hs a l i n i t ya n dc o r r o s i o nz o n e ，f r a c t u r ea f f e c t st h ec r e a t i o no f c a s i n gd e f o r m a t i o nd i r e c t l y , c l a ys t o n ec r e e p i n gi n d u c e ss t r e s sc o n c e n t r a t i o na n d t r i g g e r sc a s i n gd a m a g e c o m b i n e do f c a s i n gf d a m a g em e c h a n i s ma n a l y s i sa n d r e s u l t , d i f f e r e n tp r e v e n t i n gt r e a t m e n ti sm a d ea i m e da td i f f e r e n tt y p e so fc a s i n g d a m a g ew e l l s f i v es o r t so f c a s i n gd a m a g eh a r n e s st e c h n o l o g y , s m a l lc a s i n g c e m e n t i n g ，c a s i n gc h a n g e ，c a s i n gr e p a i r , p a c k i n gc e m e n tb l o c ka n dm a c h i n e l e a k - s t i c k i n g ，a r ea n a l y z e df r o ms e v e nr e s p e c t sw h i c ha l e w e l lb o r ec o n d i t i o n , r e s e r v o i rc o n d i t i o n , o p e r a t i o nc y c l e ，p e r f o r m a n c et a r g e ta l t e rr e b u i l d , o p e r a t i o n e f f e c t , o p e r a t i o ne x p e n s ea n d r i s kf a c t o r s m a l lc a s i n gc e m e n t i n g ，c a s i n g c h a n g e ， c a s i n gr e p a i ra r eg e n e r a l i z e da st h r e em e t h o d st oh a r n e s sc a s i n gd a m a g ew e l l s t h o r o u g h l y t h e s em e t h o d sh a v e c h a r a c t e r so f h i g he f f e c tr a t i o ，l o n ge f f e c tp e r i o d a n dm a x i m a lc o m p r e h e n s i v eb e n e f i c i a lr e s u l t c o m b i n e do f d i f f e r e n tr e s e r v o i r a n dw e l lb o r ec o n d i t i o n , w e l le f f e c ti so b t a i n e db yc a s i n gd a m a g ec o n t r o lw o r k o nl o c a t i o n k e yw o r d s ：c a s i n gd a m a g ew e l l s ，a f f e c t i n gf a c t o r ，m e c h a n i s m ，m e a s u r e a d a p t a b i l i t y , p r e v e n t i v es o l u t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：互丝 口7 年岁月力日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： 夸函菊 坪 c 月汐e 1 ，月) 1 ) 日 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章临盘油田套损井井概况 第l 章前言 临盘采油厂属层状复杂小断块油田，断层多，储层类型复杂，随着油田 开发进入中后期，由于地层出砂、腐蚀、高压注水、高压措旌施工频繁及地 层泥岩膨胀、地层应力变化等众多因素的影响，油水井套管损坏数量日益增 多，从统计资料看：1 9 9 8 年底全厂套损井仅1 8 0 口，2 0 0 1 年底上升到3 7 7 口，而目前已达到5 2 0 口。套损井数的增加已严重影响到油田的正常开发， 成为制约油田原油生产的重要因素。有效治理套损井，遏止其不断上升的势 头已迫在眉睫。 临盘采油厂油水井总数共计2 3 8 0 口，其中油井总数1 7 8 6 口，水井总 数5 9 4 口。发生套损井4 4 9 口，占油水井总数的1 8 9 。套损井中油井2 5 9 口，占油井总数的1 4 5 ，水井1 9 0 口，占水井总数的3 2 o 。根据套管损 坏表现形态，将套损并分为套管变形( 套变) 和套管漏失( 套漏) 两大类， 在4 4 9 口套损井中，套管变形井3 3 5 口，占套损井总数的7 4 6 ，套管漏失 井1 1 4 口，占套损井总数的2 5 4 。 表1 1 l 临盘采油厂套损井概况表 套变套漏合计全厂总井数 占油水井总数 井别 比例 ( 口) ( 口)( 口)( e 1 ) f ， 油井 1 8 47 52 5 91 7 8 61 4 5 水井 1 5 l 3 91 9 05 9 43 2 o 合计 3 3 51 1 4 4 4 92 3 8 01 8 9 占套损井比例( ) 7 4 62 5 4 1 0 0 可以看出，临盘采油厂套管损坏形态以套变为主，套漏为辅。套变井与 套漏井的比例在3 ：1 左右，萁中套损油井中套变井与套漏井的比例为2 4 5 ： 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章临盘油田套损井井概况 l ，套损水井中套变井与套漏井的比例为3 8 7 ：l ，在套损井中水井发生套变 的比例大于油井，发生套漏的比例小于油井。 以套损井中油水井分类，临盘采油厂油井发生套损比例为油井总数的 1 4 5 ，水井发生套损的比例为水井总数的3 2 o ，水井比油井发生套损的 比例要大。 表1 2 临盘采油厂套损井关井比例表 井别套损井数关井数 比例( ) 油井 2 5 91 3 1 5 0 5 水井 1 9 01 4 17 4 2 合计 4 4 92 7 26 0 6 注：报废井、侧钻井、更新井计在关井内，被迫换层生产的计入开井内 从表中可以看出，临盘采油厂套损油井中已关井1 3 1 口，另外还有1 2 8 口井带病生产，油井关井与带病生产的井的比例超过了1 ：l 。套损水井中 已关井1 4 1 口，另外还有4 9 口井带病生产，水井关并与带病生产井的比例 近3 ：l ，套损井中水井关井比例大于油井关井比例。 表1 3 临盘采油厂套损井平均寿命表( 单位：年) 井别套变套漏 油井1 0 44 8 9 水井 1 3 65 5 l 从表中可以看出，套漏井的平均寿命要远远小于套变井的平均寿命。 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第l 章临盘油田套损井井概况 表1 4 临盘采油厂套损井钢号与壁厚分布表 钢号壁厚( m ) 井别 n 8 0j 5 56 9 89 1 77 7 2 油井 1 2 5 1 1 1 水井 6 4 1 1 84 02 5 其余 合计1 8 91 2 9 1 9 9 3 1 9 9 5 年，临盘采油厂2 5 0 0 m 以内的井，都是j 5 5 钢级的套管， 从1 9 9 6 年以后开始用n 8 0 的套管。从表中可以看出，临盘采油厂套管用钢 的钢级和壁厚都不是很高。 1 1 套变井情况 临盘采油厂套变井的主要表现形态分为套管缩径、套管弯曲、套管错断 三种。 表1 5 临盘采油厂套变井详细分类表 井别缩径 弯曲错断合计 油井( 口) 1 5 81 51 】 1 8 4 水井( t a ) 1 1 51 42 2l5 1 合计( 口) 2 7 32 93 33 3 5 占套变井 引58 79 81 0 0 比例( ) 从表中可以看出，临盘采油厂的套变井主要以套管缩径为主，占套变井 总数的8 1 5 9 缸油水井呈现出相同的规律，比例相当。说明发生套变与井的类 别没有关系。 3 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第l 章l 临盘油田套损井井概况 表1 6 临盘采油厂套变井按埋深分布表 埋深：1 3 0 0 m 1 8 0 0 m埋深：兰1 8 0 0 m 井别套损井数总井比例套损井数总井数比例 ( 口)( 口) ( ) ( 口)( 口) ( ) 油井 1 0 94 9 22 2 i7 51 2 9 45 8 水井7 4 1 5 6 4 7 47 7 4 3 81 7 6 台计1 8 36 4 82 8 21 5 21 7 3 28 8 占套变井 j 总数比例 5 4 64 5 4 ( ) 从上表可以看出，按油藏埋深分类，取套变井的绝对数量，埋深在 1 3 0 0 m 1 8 0 0 m 之间的套变井总数为1 8 3 口，占套变井总数的5 4 6 ：埋深 大于1 8 0 0 m 发生套变井的总数为1 5 2 口，占套变井总数的4 5 4 。但从相 对数量上来讲，我厂埋深在1 3 0 0 m 1 8 0 0 m 的总井数为6 4 8 口，该段套损井 占总井数的比例为2 8 2 ；埋深在1 8 0 0 m 以上的总井数为1 7 3 2 口，该段套 损井占总井数的比例为8 8 ，二者比例近为3 2 ：l 。 从上表还可以看出，套变井中水井的比例要远高于油井的比例，埋深在 1 3 0 0 m 1 8 0 0 m 之间的套变井中水油井相对比例为2 1 ：l ，埋深在1 8 0 0 m 以 上的套变井中水油井相对比例为3 o ：1 表1 7 套变井与射孔井段相对位置分布表 位置油井( 口)水井( 口)合计( 口)比例( ) 射孔段上部 6 03 39 3 2 7 8 射孔段 1 0 0 1 1 0 2 1 0 6 2 7 射孔段下部 2 4 83 2 9 ，5 合计 1 8 41 5 l3 3 5 1 0 0 4 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章临盘油田套损井井概况 从表中可以看出，套变井主要发生在射孔段及射孔段上部，两者占套变 井比例的9 0 5 ，是应重点加固的套管井段。其中油井在射孔段上部和中部 发生套变的井占套变油井总数的8 7 6 ：水井在射孔段发生套变的井占总井 数的7 2 8 。 表i - 8 套变井与水泥返高相对位置分布表 油井水井 比例 位置合计( 口) 井数( 口) 比例( )井数( 口) 比例( )( ) 返高以上 1 79 21 38 63 0s 9 返高以下 1 6 79 0 81 3 8 9 l4 3 0 5 9 1 1 合计 1 8 41 0 01 5 11 0 03 3 5l o o 可以看出，套变井中油水井的套损点位置绝大多数位于水泥返高以下， 占套变井总数的9 1 1 ，说明多数套变井与水泥返高关系不大。 表1 - 9 套变井对应井段岩性分布表 油井水井 合计 岩性 比例( ) 井数( 口)比例( )井数( 口)比例( ) ( 口) 砂层 5 53 8 43 62 6 7 9 i 3 2 7 砂泥互层 5 03 5 07 2 5 3 3j 2 24 3 9 纯泥岩 3 8 2 6 62 72 0 06 52 3 4 合计 1 4 31 0 01 3 51 0 02 7 81 0 0 从表中可以看出，套变井套变井段主要为砂层和砂泥互层，占套变井总 数的7 6 6 。其中水井发生在砂泥互层上的比例要高一些，占水井套变总数 的一半以上。 5 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第l 章临盘油田套损井井概况 表l 一1 0 套变井对应井段固井质量调查表 固井质量油井( 口)水井( 口)合计( 口) 良8 07 11 5 1 良中 6 4 2 99 3 中差3 01 04 0 差1 4 4 1 8 合计j 8 81 1 33 0 l 从表中可以看出，套变井对应井段固井质量主要为良和良中，说明固 井质量不是造成套变的主要原因。 j 卜 一 电 磁 年份( 年月) 图l - 1 套变井完钻时间与套损寿命关系图 从图1 1 可以看出，随着油田的不断开发套变井平均寿命也在不断逐渐 缩短。 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章临盘油田套损井升概况 1 2 套漏井情况 在临盘采油厂4 4 9 口套管损坏井中，套管漏失井占1 1 4 口，占套损井总 数的2 5 4 。其中油井套漏井7 5 口，占套漏井总数的6 5 8 ，水井套漏井 3 9 口，占套漏井总数的3 4 2 。 表1 1 l 套漏井与地层水矿化度对应表 矿化度油井水井合计占该块套损井总占该块总井数 ( m g ，l ) ( 口)( 口)( 口)数比例( )比例( ) 2 0 0 0 l o 3 0 0 0 0 55l o 6 8 i j 3 0 0 0 0 4 0 0 0 051 21 72 02 9 4 0 0 0 06 52 28 73 9 91 1 5 合计 7 53 91 1 42 5 - 44 8 从上表看出，随着地层水矿化度的逐渐升高，油水井发生套漏的比例 在逐渐升高，说明发生套漏的比例与地层水的矿化度成正比。 表1 1 2 套漏井按井段分类表 占套漏占油水井 o 1 0 0 0 m1 0 0 0 2 0 0 0 m 2 0 0 0 m 合计井比例总井数比例 ( )( ) 油井 1 94 51 17 56 5 84 2 水井2 1 1 623 93 4 2 6 6 台计4 0 6 11 31 1 4 1 0 04 8 占套漏井 3 5 1 5 3 51 1 41 0 0 比例( ) 从上表可以看出，临盘采油厂套漏井主要集中在2 0 0 0 m 以上井段，占 套漏井总数的8 8 6 。水井套漏井占临盘采油厂水井总数的6 6 ，油井套 漏井占油井总数的4 2 ，水井发生套漏井比例略高于油井。 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章i 临盘油田套损井井概况 以油水井来分，油井套漏集中在1 0 0 0 2 0 0 0 m 井段，发生4 5 口，占油 井套漏总数的6 0 。水井套漏井在o 1 0 0 0 m 发生井数最多( 与死水有关) ， 占水井套漏总井数的5 3 8 。 表l 1 3 套漏井与射孔井段相对位置分布表 油井水井合计比例 位置 井数( 口)比例( )井数( 口)比例( ) ( 口)( ) 射孔段以上 7 29 6 3 79 4 9 1 0 99 5 6 射孔段以下 3425 154 4 从表中可以看出，套漏井集中在射孔段以上，占套漏井总数的9 5 6 ， 油水井规律相同。 表1 1 4 套漏井与水泥返高相对位置分布表 油井水井 合计比例 位置 井数( 口)比例( )井数( 口)比例( ) ( 口)( ) 返高以上 5 37 0 73 28 2 18 57 4 6 返高以下 2 22 9 371 7 92 92 5 4 从表中可以看出，油井在水泥返高以上发生套漏井的比例为7 0 7 ，水 井在水泥返高以上发生套漏井的比例为8 2 1 ，水井比例高于油井比例。临 盘采油厂套漏井主要分布在高矿化度地区的临南油田，返高以上共4 5 口、 返高以下9 口，由此可见高矿化度区域水泥返高对腐蚀有主要影响，应注重 加强返高投入。 8 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章l 临盘油田套损井井概况 1 9 7 51 9 7 71 9 7 91 9 8 11 9 8 31 9 8 51 9 8 71 9 8 91 9 9 1 年j 2 年1 2 年1 2 年1 2 年l z 年1 2 年1 2 年1 2 年1 2 月月 月月月月月月月 年份( 年，月) 图1 - 2 套漏井完钻时间与套损寿命关系图 从图1 2 中可以看出，随着油田的不断开发套漏井的寿命显著减少。 从上可知： ( 1 ) 临盘采油厂套管损坏形态以套管变形为主，套管漏失为辅。在4 4 9 口套损井中，套变井3 3 5 口，套漏井1 1 4 口。其中发生油井套损井2 5 9 口， 占全厂油井总数的1 4 5 ，发生水井套损井1 9 0 口，占全厂水井总数的 3 2 0 。 ， ( 2 ) 套变井：在临盘采油厂，套管变形是套管损坏的主要表现类型， 在3 3 5 口套变井中，有油井1 8 41 ：3 ，水井1 5 1 口。 套变井套损位置主要发生在射孔段。与固井质量和水泥返高关系不 大。 按埋深分类，埋深在1 3 0 0 m 1 8 0 0 m 之间的的疏松砂岩出砂油藏发 生套变井1 8 3 口，占该埋深段总井数的2 8 2 ；埋深大于1 8 0 0 m 的不出砂 油藏发生套变井1 5 21 3 ，占该埋深段总井数的8 8 ，出砂油藏发生套变井 的比例远高于其它类油藏。 套变油井平均寿命为1 0 4 年，套变水井平均寿命为1 3 6 年。 ( 3 ) 套漏井：在i 临盘采油厂，套漏井主要发生在地层水矿化度较高的 油藏。发生套漏井1 1 4 口，其中矿化度在3 0 0 0 0 m g l 以上的就有1 0 4 口。 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第1 章临盘油田套损井井概况 随着地层水矿化度的升高，发生套漏的井的比例大大提高，地层水矿 化度在4 0 0 0 0 m g l 以上的区块，套漏井的发生比例占该块总井数的1 1 5 ， 比3 0 0 0 0 m g l 以下的高1 0 倍。 套漏位置位于射孔段以上，主要位于返高以上。套漏油井的套漏位置 集中在1 0 0 0 m 2 0 0 0 m 井段，套漏水井的套漏位置集中在1 0 0 0 m 以上。 套漏井的平均有效寿命仅有5 年，远远小于套变井的平均寿命。 ( 4 ) 临盘采油厂套损井中带病生产的井与关井的比例已达到l ：1 5 ， 套损井的治理迫在眉睫。 1 0 中国7 i 油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章套损井影响因素剖析及机理研究 第2 章套损井影晌因素剖析及机理研究 以下从套损机理研究角度，进一步为造成套损现象寻求理论支撑，大致 分为以下四大主要因素逐一进行剖析。 2 1 埋藏浅易出砂的疏松砂岩油藏套损机理 2 1 1 机理分析 对于弱胶结的疏松砂岩油藏，少量出砂通常会在射孔炮眼附近形成小空 洞，导致地层支撑的损失，使得套管同一处应力集中，造成套管承受非均匀 外挤载荷，并且这个额外的应力集中值随着空洞的成长而增加，有可能造成 套管发生椭圆变形或单向挤扁变形；当油层大量出砂后，上覆地层局部失去 了下部岩层的支撑，将会产生垂向变形而出现坍塌，最终形成较稳定的拱形 顶面，从而造成空洞m ，当地应力达到新的平衡后，空洞将形成较稳定的 压力拱形状，因此空洞大部分存在于上覆岩层或油层顶部，油层大部分被散砂 所掩埋。 为了确定拱形，建立如图2 1 所示的坐标系，取b m 段弧研究受力的平 衡条件，r x 和s 分别为套管和c m 段对b m 段的支撑力，f 为淘空段套管 所受的轴向压力，r z 为b m 段以上上覆岩层的自重应力( 忽略沿y 轴的变化) ， b m 段弧在上述诸力作用下若处于平衡状态，对m 点取矩，则满足力矩平衡 公式： 膨 f = 0 ( 1 ) 即 所以 助一掣+ 去g 州= 。 ( 2 ) ( 3 ) 掣 y 一 掣 户 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章套损井影响内素剖析及机理研究 由式( 3 ) 的函数形式可知，压力拱的形状为抛物线 套管外壁 一 jj j jj n jj jjj b0 r _ 1 蛩 jl 、 、 。，矗： 辛： h f ： 、 、 曼f 。 il 1r j r 气i 地 r ， 图2 - 1 压力拱受力简图 根据普氏理论，作用于拱脚c 点处的水平推力t 必须要小于或等于n 的垂直反力所产生的最大摩擦力n f ，以保持压力拱的稳定，因此当处于极 限状态时( c 点处) ，有 t = n ( 4 ) 型：土；剑：垒鱼二墨! 一j l( 5 ) r 出i 。 r ，2 咒胀， 整理得 f ：2 破仃。g 一异) 一2 积竺f 羔 ( 6 ) 取 砖响妒，小弩喘麓铲 则式( 6 ) 变为 ，= 础盯：【2 g r ) 一口】 ( 8 ) 或 1 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章套损升影响冈素剖析及机理研究 日：r + ! + 口一2 ( 9 ) 2 z r r a 2 式中，r 为套管的外半径，m ；h 为淘空段套管的长度( 即空洞高度) ，m a 为考虑套管作用时形成的拱跨的1 2 ，m ；口为未考虑套管作用时形成的 拱跨的1 2 ，m ；f 为普氏系数或岩石的坚固性系数，其物理意义可理解为增 大了的摩擦系数，将式( 7 ) 代入式( 3 ) ，得压力拱的高度 矗；! 鱼二墨! ：一至尘二墨! f o z d 襁细z 口， ( 1 0 ) 实验证明，如果岩石胶结较差( 尤其f 4 0 0 0 0 m g l ) ，前 几年水质较差，腐蚀率高，加之环空为死水，硫酸盐还原菌繁殖快，腐蚀能 力较强。在以内腐蚀为主的同时，临南地区水泥返高与套损井有直接关系。 2 3 受断层影响的油藏套损机理 2 3 】机理分析 根据地质力学可知，断层是地层中地应力剧烈不平衡引起的【4 j 。一次构 造运动后，地应力达到平衡，断层处于稳定状态，一旦地应力改变，断层就 有可能复活i s ，但对于一个未开发油田，在没有地震和地壳运动的情况下， 其地应力是平衡的，断层处于平衡状态。而在油田开发后，尤其是注水开发 过程中，原始地层压力发生变化，引起岩体力学性质和地应力改变，易使原 有平衡的断层复活滑动而引起套管损坏。 临盘采油厂是小断块油田，断层比较多，在钻井过程中易遭遇断层，一 些大的断层容易发生活动。加上油田的长期开采使断层两侧的压差逐渐增 大，在断层两侧形成较大的压力差，导致地应力相对集中，为断层失稳滑移 创造了条件。当地层沿软弱面滑动，对套管产生横向剪切作用，同时伴随着 套管局部挤压、弯曲与轻微的扭转变形，套管会发生缩径、错断或弯曲变形。 通过对临盘采油厂遭遇断层的井进行大量的资料统计和分析：夏3 2 块l l 3 0 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章套损井影响因素剖析及机理研究 口套管损坏井中，有8 口井钻遇断层或靠近断层，夏5 2 块3 口套管损坏井 均位于断层附近，钱5 断块2 口套管损坏井均沿断层钻穿油气层，因此，可 以推断其套管损坏与断层复活有直接关系。 2 3 2 例证 统计了临盘采油厂1 4 4 口遭遇断层的套损井，其中套损位置与断点距离 在l o o m 以内的井有1 0 2 口，在这1 0 2 口井当中套管弯曲或缩径的井有9 4 口，占9 2 1 。套损位置主要为射孔井段。 表2 1 0 遭遇断层井与射孔井段相对位置 油井( 口) 水井( t a )合计( 口) 比例( ) 射孔井段以上 2 452 92 0 4 射孔井段 5 04 29 26 3 9 射孔井段以下 1 8 52 31 5 7 合计9 25 21 4 41 0 0 2 5 赣1 5 器l o 5 o - _ 一一_ - l 冒ill l圈1 日首冒臣i ；早串早早。晶导2 呈墨量兰量曼 套损点至断点距离( m ) 图2 _ 4 油水井套损点至断点距离分布图 注：套损点在断点以上距离为正，在断点以下为负 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章套损井影响因素剖析及机理研究 套损点至断点距离( m ) 图2 5 油井套损点至断点距离分布图 从上面两个柱状图中可以看出，这是两个很典型的正态分布图，它说明 了这样一个事实：在遭遇断层的井中，离断点越近的地方越容易发生套管变 形。 3 5 3 0 2 5 赣2 0 纂1 5 l o 5 o o帅i o o1 2 0 1 4 0 1 6 01 8 02 0 0 2 2 02 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 03 2 0 落差( m ) 围2 - 6 断层落差分布图 从上图上可以看出，临盘采油厂主要为断距较小的小断层。 表2 - ii大断层与小断层对套损影响对照表 项 目断距( 1 0 0 m断距 1 0 0 m 总井数 1 0 13 3 井数( 套损点至断点距离 5 02 0 搞好合理的井深结构设计1 1 0 1 。针对不同的地质因素。如；地层的 非均质性、地层倾角、岩石性质以及断层活动等，对出砂井中可能引起套管 损坏的部位，进行专门的防止套管损坏的套管柱设计。 ( 2 ) 对于易出砂油藏，提早进行防砂，在油气井投入开发之前，应结 合油藏的地质特征，采取合理的完井方式，确保固井质量，并选择有效的防 砂方法，制定合理的防砂工艺措施i ij - 1 2 。在生产过程中，必要时要控制生产 压差以减少地层出砂量，从而确保套管周围受到地层的横向支撑，减少地层 亏空对套管的影响。对地层已经掏空的井进行补充，大剂量冲填砂，加固地 层骨架。 ( 3 ) 建立套管水泥环地层三维有限元模型。综合考虑地层各种因素 的影响，对套管损坏的实际情况进行仿真模拟，定量研究套管管体应力分布， 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章套损井的预防措施 预测油藏的压实、地层下沉及套管损坏情况，为防治措旌研究提供一定的参 考。 ( 4 ) 套管外侧产生的空洞和较高的方向性地层应力会由诱发异常高的 方向性挤压力，这两个因素在同一位置将产生较高的应力集中，从而导致套 管被挤坏。而定向射孔技术可以防止大斜度井或者构造活动区油水井的套管 挤坏问题，并且如果地层中具有中等强度，定向射孔技术还可以降低具有高 方向性地层应力状态的油井出砂。 ( 5 ) 对于剪切引起套管损坏的情况，加强套管固结系统尽管在有些条 件下可以延迟剪切的发生，但很难消除剪切。此时合适的井位或井斜角、套 管下扩眼、特殊的完井方法以及油藏管理等措施则可以大大减少套管剪切发 生的速度和频率。 3 2 以腐蚀性为主的高矿化度油藏套损井预防 临南油田和盘河油田是以腐蚀性为主的高矿化度油藏。该区域的主要套 损形态是套漏，并且套管有效寿命比较短，由于耐腐蚀钢级的套管价格比较 贵，同时某一种钢级的材料一般情况下只能对一种腐蚀介质起作用，因此提 高该类油水井套管寿命的主要方向不应该放在改善套管材质或提高钢级上。 主要措施： ( 1 ) 针对套漏井中2 0 0 0 m 以上的占8 8 6 的问题。要采取不定期人工 循环井筒内的惰性液体的方法，尤其是高矿化度区要加密洗井周期，缩短井 筒内惰性液体的停留时间，以减缓“死水”加剧腐蚀产生的套损。 ( 2 ) 老井防护，重点在井筒内缓蚀方面。针对临南油田油井套管腐蚀 点主要位于泵口以下及水泥返高之间( 基本位于1 5 0 0 m 2 0 0 0 m ) 的位置， 开展防腐技术研究，改进缓蚀剂投加工艺，对收集的各种缓蚀剂作对比试验， 优选出缓蚀效果较好的缓蚀剂：改进油井管柱配置，加长尾管，尽量使筛管 3 8 主里互垫奎兰! 兰垄! 三堡堡主堂垡笙奎笙! 兰奎望茎箜堡堕熊堕 深度降低，加长受保护套管区间；跟踪分析防腐效果，改进工艺设计，为油 套管防腐提供新的技术支持。 ( 3 ) 在钻井过程中使水泥返至地面n 】，隔绝管外的腐蚀介质，即使套 管穿孔也可防止注入水在返高以上窜流造成的泥岩吸水及腐蚀的扩散，减少 挤灰堵的难度：加强水质改性工作，改善水质，降低腐蚀速率。 3 3 受断层影响的油藏套损井预防 受断层影响的井套损类