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摘要:油井套损往往指套管发生弯曲、变形、错段,主要发生在射孔段或以上地层内。本文对油井套管发生损坏的原因进行分析,对此不同类型套损井的治理对策进行综研究,从而顺利恢复油井产能,进一步挖潜剩余油,为油田持续稳产提供有利技术支持。
关键词:油井 套损 治理对策
前言
油井发生套损后严重制约油井正常生产,尤其稠油油藏油井一旦发生套损,油井一般很快出现低产低液的生产特点,最后因供液不足不出关井;部分油井存在油层与水层之间隔夹层厚度小的特点,因套损位置发生在油层顶部,导致油井水淹,严重影响生产。引起套管损环的原因很多,包括岩体本身物理或化岩体整体或结合面间滑动,管精质量施工操作和开发管理不当等诸多因素要包地质因素、工程因素、腐蚀因素。
一、套损原因分析
1、生产方式不当,生产压差过大。盲目快速的开采,破坏了地层结构,大量的地层砂涌入井筒。不但影响了油井的正常生产,还使近井地带严重亏空,地层坍塌,造成了套管错断或变形。在井眼有一定的斜度、有坍塌的大洞、固井质量差、水泥返高低的情况下,注汽时套管遇热伸长,在压缩应力的作用下产生[1]。
2、増产、增注不当,高壓施工造成套管强度降低。压裂、酸化施工时压力过高,造成地层串通。外来水及注汽冷却水的侵入,破坏了地层原有稳定的胶结结构及套管外水泥环,水矿物质对套管造成一定的腐蚀,强度下降。岩石有变和应力松弛的特性,外来水引起岩石胀,当蠕变和胀超过套管的抗压强度时,套管就会被挤压变形甚至错断[2]。
3、频繁的修井作业施工。油田生产的中后期,地层压力遍降低,漏失严重。洗井、冲砂作业时,修井液大量的进入地层,造成地层破坏,套管腐蚀损坏。
4、油层出砂造成套管损坏。油层出砂后,在炮眼附近地层形成空洞,出砂严重时将会在整个射孔段形成空洞或坑道,随开采强度增加空洞的半径也增加。而油层上覆地层的压力主要靠油层来承担,当上覆层压力大于油层孔隙压力时,地层应力平衡破坏,有相当一部分应力将转移到套管上,造成套管损坏。
5、套管、固井质量问题。套管本身存在微孔、微缝,螺纹不符合要求,以及抗剪、抗拉强度低等质量问题都会导致开采过程套管损坏。同样油井固井质量不合格也会加速油井的套损[3]。
6、射孔对套管损坏的影响。油管射孔投产后,套管强度大大降低,常规射孔10孔/米、12孔/米,套管强度抗挤压稳强度降低4-5%,抗内压强度降低10%;射孔密度30孔/米时,抗挤压失稳强度降低10%,导致油井多发生在射孔中部和非射孔相交处。
7、腐蚀造成套管损坏。套管腐蚀根源在于套管本身、活性介质和腐蚀条件。套管本身是由含铁原子的金属组成,失去电子后变为铁离子;活性介质原油中的硫、天然气中的二氧化碳、硫化氢、地层水中的盐类、结垢、溶解氧,酸化的酸液。腐蚀条件在于温度、压力、铁离子浓度、地层水中的还原菌等。化学腐蚀是指套管与腐蚀性物质之间发生化学反应,不产生明显的电压。腐蚀性物质主要是酸—酸化活酸象,腐蚀速度与酸浓度、酸液类型和温度、压力有关,多发生在套管内壁。
二、套损井治理对策
1、提高套管抗挤压程度
严格套管检查和地面保护,采用高强度套管(易发生损坏的井段)改进套管设计(抗内压、外挤压强度计算)采用壁厚、小直径套管,采用双层组合套管,同时改善射孔工艺,减少射孔对套管抗挤压强度的影响,采用预应力套管完井(稠油热采井)[4]。
2、防止注入水窜入软化地层
提高固井质量保证层间互不相窜,固井时在油层顶部下管外封隔器,避免高压注水,保持地下压力平衡(层间)压裂改造时防止垂直裂缝延伸到软弱地层,合理设计注采井网维持合理注采压差(层内)。
3、防止油层出砂
想进一切办法减少油井出砂,绕丝筛管砾石充填防砂滤砂器防砂方法,预胶结砾石尾管防砂丝筛管防砂,不锈钢棉防砂,管内预充填砾石筛管防砂稳定砂桥防砂,热力防砂,正压射孔树脂充填防砂[5]。
4、套管防腐方法
要积极做好阴极保护,化学防腐、涂层防腐、石油专用套管,低密度全返程水泥用高Ph值泥浆减少与腐蚀介质的接触。
三、结论
(1)对套损井机理的认识。泥、页岩大量浸水并形成浸水域是引起套管损坏的主要因素。泥岩浸水膨胀、蠕变造成的往往是单井套损;页岩浸水后岩层成片滑动,造成的是成片套损。固水泥返高一般应控制在泥页岩层以下。
(2)非均匀注水引起地层内孔隙压力不均衡是套管损坏的主要条件之一。
同一区块平面上或纵向上出现高压、低压区,高压区岩石骨架膨胀使外围岩体受压而上抬,低压区岩石骨架收缩使外围岩体受拉而下沉,这种岩体的垂向升降易造成套管拉断。
(3)套损井的预防措施。对易发生套损区域内的生产井提出合理的开采方式和开采条件(注采压力差、各开发层地层压力保持水平、注水压力界限等),对易发生套损的井段提出相应的保护措施,对待钴井提出合理的套管和固井、完井设计方案(局部加强)。
参考文献:
[1].稠油热采井套损防治措施及计算理论[J].赵旭亮.石油地质与工程.2012(04).
[2].稠油热采井套管的预应力分析[J].宋洵成,赵洪山,管志川.石油钻采工艺.2006(04).
[3].稠油热采优化组合注汽技术研究[J].陈凤君,刘军红,叶志权,张海清,高孝田,梁建新.河南石油.2006(04).
[4].辽河油田热采井套损防治新技术[J].余雷,薄岷.石油勘探与开发.2005(01).
[5].注汽工艺管柱对热采井套损的影响[J].张毅,翟勇,姜泽菊,安申法,曲丽.石油机械.2004(02).
关键词:油井 套损 治理对策
前言
油井发生套损后严重制约油井正常生产,尤其稠油油藏油井一旦发生套损,油井一般很快出现低产低液的生产特点,最后因供液不足不出关井;部分油井存在油层与水层之间隔夹层厚度小的特点,因套损位置发生在油层顶部,导致油井水淹,严重影响生产。引起套管损环的原因很多,包括岩体本身物理或化岩体整体或结合面间滑动,管精质量施工操作和开发管理不当等诸多因素要包地质因素、工程因素、腐蚀因素。
一、套损原因分析
1、生产方式不当,生产压差过大。盲目快速的开采,破坏了地层结构,大量的地层砂涌入井筒。不但影响了油井的正常生产,还使近井地带严重亏空,地层坍塌,造成了套管错断或变形。在井眼有一定的斜度、有坍塌的大洞、固井质量差、水泥返高低的情况下,注汽时套管遇热伸长,在压缩应力的作用下产生[1]。
2、増产、增注不当,高壓施工造成套管强度降低。压裂、酸化施工时压力过高,造成地层串通。外来水及注汽冷却水的侵入,破坏了地层原有稳定的胶结结构及套管外水泥环,水矿物质对套管造成一定的腐蚀,强度下降。岩石有变和应力松弛的特性,外来水引起岩石胀,当蠕变和胀超过套管的抗压强度时,套管就会被挤压变形甚至错断[2]。
3、频繁的修井作业施工。油田生产的中后期,地层压力遍降低,漏失严重。洗井、冲砂作业时,修井液大量的进入地层,造成地层破坏,套管腐蚀损坏。
4、油层出砂造成套管损坏。油层出砂后,在炮眼附近地层形成空洞,出砂严重时将会在整个射孔段形成空洞或坑道,随开采强度增加空洞的半径也增加。而油层上覆地层的压力主要靠油层来承担,当上覆层压力大于油层孔隙压力时,地层应力平衡破坏,有相当一部分应力将转移到套管上,造成套管损坏。
5、套管、固井质量问题。套管本身存在微孔、微缝,螺纹不符合要求,以及抗剪、抗拉强度低等质量问题都会导致开采过程套管损坏。同样油井固井质量不合格也会加速油井的套损[3]。
6、射孔对套管损坏的影响。油管射孔投产后,套管强度大大降低,常规射孔10孔/米、12孔/米,套管强度抗挤压稳强度降低4-5%,抗内压强度降低10%;射孔密度30孔/米时,抗挤压失稳强度降低10%,导致油井多发生在射孔中部和非射孔相交处。
7、腐蚀造成套管损坏。套管腐蚀根源在于套管本身、活性介质和腐蚀条件。套管本身是由含铁原子的金属组成,失去电子后变为铁离子;活性介质原油中的硫、天然气中的二氧化碳、硫化氢、地层水中的盐类、结垢、溶解氧,酸化的酸液。腐蚀条件在于温度、压力、铁离子浓度、地层水中的还原菌等。化学腐蚀是指套管与腐蚀性物质之间发生化学反应,不产生明显的电压。腐蚀性物质主要是酸—酸化活酸象,腐蚀速度与酸浓度、酸液类型和温度、压力有关,多发生在套管内壁。
二、套损井治理对策
1、提高套管抗挤压程度
严格套管检查和地面保护,采用高强度套管(易发生损坏的井段)改进套管设计(抗内压、外挤压强度计算)采用壁厚、小直径套管,采用双层组合套管,同时改善射孔工艺,减少射孔对套管抗挤压强度的影响,采用预应力套管完井(稠油热采井)[4]。
2、防止注入水窜入软化地层
提高固井质量保证层间互不相窜,固井时在油层顶部下管外封隔器,避免高压注水,保持地下压力平衡(层间)压裂改造时防止垂直裂缝延伸到软弱地层,合理设计注采井网维持合理注采压差(层内)。
3、防止油层出砂
想进一切办法减少油井出砂,绕丝筛管砾石充填防砂滤砂器防砂方法,预胶结砾石尾管防砂丝筛管防砂,不锈钢棉防砂,管内预充填砾石筛管防砂稳定砂桥防砂,热力防砂,正压射孔树脂充填防砂[5]。
4、套管防腐方法
要积极做好阴极保护,化学防腐、涂层防腐、石油专用套管,低密度全返程水泥用高Ph值泥浆减少与腐蚀介质的接触。
三、结论
(1)对套损井机理的认识。泥、页岩大量浸水并形成浸水域是引起套管损坏的主要因素。泥岩浸水膨胀、蠕变造成的往往是单井套损;页岩浸水后岩层成片滑动,造成的是成片套损。固水泥返高一般应控制在泥页岩层以下。
(2)非均匀注水引起地层内孔隙压力不均衡是套管损坏的主要条件之一。
同一区块平面上或纵向上出现高压、低压区,高压区岩石骨架膨胀使外围岩体受压而上抬,低压区岩石骨架收缩使外围岩体受拉而下沉,这种岩体的垂向升降易造成套管拉断。
(3)套损井的预防措施。对易发生套损区域内的生产井提出合理的开采方式和开采条件(注采压力差、各开发层地层压力保持水平、注水压力界限等),对易发生套损的井段提出相应的保护措施,对待钴井提出合理的套管和固井、完井设计方案(局部加强)。
参考文献:
[1].稠油热采井套损防治措施及计算理论[J].赵旭亮.石油地质与工程.2012(04).
[2].稠油热采井套管的预应力分析[J].宋洵成,赵洪山,管志川.石油钻采工艺.2006(04).
[3].稠油热采优化组合注汽技术研究[J].陈凤君,刘军红,叶志权,张海清,高孝田,梁建新.河南石油.2006(04).
[4].辽河油田热采井套损防治新技术[J].余雷,薄岷.石油勘探与开发.2005(01).
[5].注汽工艺管柱对热采井套损的影响[J].张毅,翟勇,姜泽菊,安申法,曲丽.石油机械.2004(02).