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[摘 要]油田水井套损会直接影响油田生产的稳定性。随着油田的注水开发，洗油效率逐渐降低，为了保证油田产量，往往需要使用提升泵压的方式来满足注采比，由于水井注水时间较长，导致注水井段套损严重，给纵向注采平衡和平面注采井网带来了不良影响。基于此，本文分析了油田水井套损产生的原因，并给出一些避免套损问题出现的对策。
[关键词]油田水井套损；原因；对策
中图分类号：S274 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0041-01
引言
随着社会发展，人们对石油的需求量越来越大，质量要求也越来越高。油田开采企业为了获得较快发展，必须积极解决油田开采中存在的问题。油田水井套损是影响采油企业发展的重要因素，是目前企业亟需解决的问题。地质构造、工程技术、腐蚀等都会导致油田水井出现套损现象，对套损产生的原因进行深度分析，并采取有效的策略进行解决，对采油企业来说很有必要。
1 套管损坏的原因分析
1.1 造成套损的地质原因不会影响岩石结构
1.1.1 泥岩吸水蠕变和膨胀
水驱油的过程中，注入水会经缝隙流入砂岩层，此时水流不会影响岩石结构，也不会影响地应力。但是当水到泥岩层的时候，会导致泥土吸水软化，胶结力降低，泥岩吸水后蠕变速率加快，在井眼周围的地應力是不均匀的。
根据库仑-摩尔公式：
其中为岩石抗剪强度，C为泥岩内聚力，为内切角，P为空隙压力，为正应力。由上式可知，内切角和泥岩内聚力的下降会导致岩石抗剪强度下降。因此，周围泥岩含水量越大，岩石抗剪强度越小。
套管各个方向的蠕变外载力的大小存在差异，其受力随着地应力的增大而增大，随着地应力的减小而减小。研究表明：当泥岩含水量超过10%，泥岩会有较高的塑性，上覆岩层压力差不多全部转移到套管，最终导致其变形，损坏套管。
1.1.2 油层出砂
当油层出砂过度时，会导致岩石骨架的应力不平衡，油层压力大幅度下降，进而导致油层间的压力与地质上层的压力差距增大，当上层压力超过骨架结构应力后，会将压力转移给油井套管，当转移的压力超过套管极限强度时，就导致管道发生断裂、变形、弯曲、错位等情况。图1为出砂造成套损的示意图。
1.1.3 断层活动
断层区的压力会受到地震、受断层滑坡等地质活动的影响，当断层区间压力不平衡时，会导致岩层之间出现水窜现象，进而导致泥岩层断层，套管受力不稳定，导致套管变形、损坏。断层活动中，可能会出现大面积套损的现象。
1.2 工程因素
1.2.1 注水引起套管损坏
在石油开采过程中，岩石弹性应变力会大量释放出来，导致周围气压降低，形成一个低压区域，此时如果不及时注入高压水缓解低气压，会导致该低压区域周围的高压应力将岩石等物质推到该低压区域，这些物质会挤压套管，导致管道损坏。另外，如果注水压力过大，会导致低压区域变成高压区域，导致地下岩体物质向着低压去推进，也会导致套管损坏。
1.2.2 固井质量
固井质量出现问题是导致套损的重要原因。多数油井在固井时，由于水泥返浆高度不够，当卸下顶连接时，会导致套管出现破损。由于很多固井段呈环饼状分布，如果固井质量存在问题，会导致非固井段与套管固井段出现应力差，进而在注水等外力作用下发生套损现象。
1.3 腐蚀因素
造成套损的腐蚀物质有很多，例如生化腐蚀、电化学腐蚀等，笔者结合水质检测指标，对注入水的离子进行了检验和分析，结果表面，引起腐蚀的主要物质有硫酸盐、较高的矿化度等。由于油套长期处于封闭环境下，因此可以确定起到腐蚀作用的主要是HZS气体和SRB菌。HZS自身能提供氢，当氢向钢铁中扩散溶解的时候，钢材韧性会变差，变形直至套管破裂。HZS气体接触钢材会产生氢脆现象以及硫化物应力腐蚀导致破裂等。
2 预防套损问题出现的对策
2.1 提高固井质量
在进行固井设计时，要根据地质特征，综合考虑地应力、注采压力等多方面因素，科学分析套管的受力情况，结合套管可能遇到的破坏方式及其本身的变形规律进行设计。另外，在固井时要选择适宜压力的水，按照合理的注水与水泥参数进行配比，保证水泥质量，进而保证固井质量。
2.2 提高注入水质，减少腐蚀伤害
腐蚀是导致套管损坏的重要原因，因此在预防套损的过程中，要注意减少腐蚀伤害，降低套损现象发生。减少腐蚀伤害可以从注水入手，在注水中加入具有杀菌、防垢、缓解腐蚀的综合性保护液，进而抑制硫酸还原菌的繁殖，严格控制水中的二氧化碳等对套管有腐蚀性的物质，减少腐蚀伤害，进而减少套管损坏。
2.3 提高油层套管强度
套管强度是预防套损的有效措施。采油厂相关人员在进行油田开发之前，要先做好精确测量地应力值的工作，根据地应力值选择适当的套管等级和壁厚。井身结构和套管强度也要优化设计。对于地层倾角较大和存在断层的区域，应对其附近的套管进行加固措施，如在射孔段、泥岩层段及断层处这些易遭到损坏的地方选择高强度的厚套管。
2.4 防止油层出砂
防止油层出砂可以从以下两方面入手：一，针对油层实际情况，采取合理的开采方式，提高管理水平，采油厂要制定相应的油井工作制度，加强对水井的管理，通过对油井的出砂情况进行分析，控制产液量，限制油层中渗流速率，以此来控制生产压差值，预防因生产压差的突增而导致油层大量出砂；二，采取合理的防砂手段。注重油井的先期防砂，加强对井筒附近油层的保护，避兔亏空带的产生，保持油层对上方岩层的支撑，对于已出砂的油水井通过颗粒化学防砂的方法，恢复油层的支撑力，避兔因亏空引起上覆岩层的应力集中。
总结
总而言之，油田水井套损严重阻碍了采油厂的发展。因此，采油厂应分析油田水井套损产生的原因，例如地质构造、工程技术、腐蚀等，做好防护工作，提高固井质量，提高注入水质，减少腐蚀伤害，提高油层套管强度，选择合适的防砂方法，避免套管出现损坏现象，进而保证采油厂生产的稳定性，促进采油厂可持续发展。
参考文献
[1] 王妍苏.套管论注水井套损原因及预防治理[J].套管中国石油和化工标准与质量，2017，37（11）：23-24.套管.
[关键词]油田水井套损；原因；对策
中图分类号：S274 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0041-01
引言
随着社会发展，人们对石油的需求量越来越大，质量要求也越来越高。油田开采企业为了获得较快发展，必须积极解决油田开采中存在的问题。油田水井套损是影响采油企业发展的重要因素，是目前企业亟需解决的问题。地质构造、工程技术、腐蚀等都会导致油田水井出现套损现象，对套损产生的原因进行深度分析，并采取有效的策略进行解决，对采油企业来说很有必要。
1 套管损坏的原因分析
1.1 造成套损的地质原因不会影响岩石结构
1.1.1 泥岩吸水蠕变和膨胀
水驱油的过程中，注入水会经缝隙流入砂岩层，此时水流不会影响岩石结构，也不会影响地应力。但是当水到泥岩层的时候，会导致泥土吸水软化，胶结力降低，泥岩吸水后蠕变速率加快，在井眼周围的地應力是不均匀的。
根据库仑-摩尔公式：
其中为岩石抗剪强度，C为泥岩内聚力，为内切角，P为空隙压力，为正应力。由上式可知，内切角和泥岩内聚力的下降会导致岩石抗剪强度下降。因此，周围泥岩含水量越大，岩石抗剪强度越小。
套管各个方向的蠕变外载力的大小存在差异，其受力随着地应力的增大而增大，随着地应力的减小而减小。研究表明：当泥岩含水量超过10%，泥岩会有较高的塑性，上覆岩层压力差不多全部转移到套管，最终导致其变形，损坏套管。
1.1.2 油层出砂
当油层出砂过度时，会导致岩石骨架的应力不平衡，油层压力大幅度下降，进而导致油层间的压力与地质上层的压力差距增大，当上层压力超过骨架结构应力后，会将压力转移给油井套管，当转移的压力超过套管极限强度时，就导致管道发生断裂、变形、弯曲、错位等情况。图1为出砂造成套损的示意图。
1.1.3 断层活动
断层区的压力会受到地震、受断层滑坡等地质活动的影响，当断层区间压力不平衡时，会导致岩层之间出现水窜现象，进而导致泥岩层断层，套管受力不稳定，导致套管变形、损坏。断层活动中，可能会出现大面积套损的现象。
1.2 工程因素
1.2.1 注水引起套管损坏
在石油开采过程中，岩石弹性应变力会大量释放出来，导致周围气压降低，形成一个低压区域，此时如果不及时注入高压水缓解低气压，会导致该低压区域周围的高压应力将岩石等物质推到该低压区域，这些物质会挤压套管，导致管道损坏。另外，如果注水压力过大，会导致低压区域变成高压区域，导致地下岩体物质向着低压去推进，也会导致套管损坏。
1.2.2 固井质量
固井质量出现问题是导致套损的重要原因。多数油井在固井时，由于水泥返浆高度不够，当卸下顶连接时，会导致套管出现破损。由于很多固井段呈环饼状分布，如果固井质量存在问题，会导致非固井段与套管固井段出现应力差，进而在注水等外力作用下发生套损现象。
1.3 腐蚀因素
造成套损的腐蚀物质有很多，例如生化腐蚀、电化学腐蚀等，笔者结合水质检测指标，对注入水的离子进行了检验和分析，结果表面，引起腐蚀的主要物质有硫酸盐、较高的矿化度等。由于油套长期处于封闭环境下，因此可以确定起到腐蚀作用的主要是HZS气体和SRB菌。HZS自身能提供氢，当氢向钢铁中扩散溶解的时候，钢材韧性会变差，变形直至套管破裂。HZS气体接触钢材会产生氢脆现象以及硫化物应力腐蚀导致破裂等。
2 预防套损问题出现的对策
2.1 提高固井质量
在进行固井设计时，要根据地质特征，综合考虑地应力、注采压力等多方面因素，科学分析套管的受力情况，结合套管可能遇到的破坏方式及其本身的变形规律进行设计。另外，在固井时要选择适宜压力的水，按照合理的注水与水泥参数进行配比，保证水泥质量，进而保证固井质量。
2.2 提高注入水质，减少腐蚀伤害
腐蚀是导致套管损坏的重要原因，因此在预防套损的过程中，要注意减少腐蚀伤害，降低套损现象发生。减少腐蚀伤害可以从注水入手，在注水中加入具有杀菌、防垢、缓解腐蚀的综合性保护液，进而抑制硫酸还原菌的繁殖，严格控制水中的二氧化碳等对套管有腐蚀性的物质，减少腐蚀伤害，进而减少套管损坏。
2.3 提高油层套管强度
套管强度是预防套损的有效措施。采油厂相关人员在进行油田开发之前，要先做好精确测量地应力值的工作，根据地应力值选择适当的套管等级和壁厚。井身结构和套管强度也要优化设计。对于地层倾角较大和存在断层的区域，应对其附近的套管进行加固措施，如在射孔段、泥岩层段及断层处这些易遭到损坏的地方选择高强度的厚套管。
2.4 防止油层出砂
防止油层出砂可以从以下两方面入手：一，针对油层实际情况，采取合理的开采方式，提高管理水平，采油厂要制定相应的油井工作制度，加强对水井的管理，通过对油井的出砂情况进行分析，控制产液量，限制油层中渗流速率，以此来控制生产压差值，预防因生产压差的突增而导致油层大量出砂；二，采取合理的防砂手段。注重油井的先期防砂，加强对井筒附近油层的保护，避兔亏空带的产生，保持油层对上方岩层的支撑，对于已出砂的油水井通过颗粒化学防砂的方法，恢复油层的支撑力，避兔因亏空引起上覆岩层的应力集中。
总结
总而言之，油田水井套损严重阻碍了采油厂的发展。因此，采油厂应分析油田水井套损产生的原因，例如地质构造、工程技术、腐蚀等，做好防护工作，提高固井质量，提高注入水质，减少腐蚀伤害，提高油层套管强度，选择合适的防砂方法，避免套管出现损坏现象，进而保证采油厂生产的稳定性，促进采油厂可持续发展。
参考文献
[1] 王妍苏.套管论注水井套损原因及预防治理[J].套管中国石油和化工标准与质量，2017，37（11）：23-24.套管.