第３２卷第６期（２０１３．０６）（基建管理）
河南油田套损井预防措施及修复工艺
乔卫朋’ 王玺 王欢 黄庆。 黄磊。 １河南油田采油一厂２河南油田井下作业处３河南油田石油勘探开发研究院
摘要：河南油田下二门和赵凹两个区块套损井按其损坏的特征和原因可以分为力学漏失套 损和剪切变形两种类型。目前针对力学剪切变形套损井主要采取两种预防措施，即提高套管钢 级和壁厚，加强固井质量。可采用的修复技术有：机械打通道技术、定向法打通道技术、封加 固技术、膨胀管加固技术及套损井侧斜修井技术。在套损井大修的各个环节中，打通道技术是 最困难的部分，决定着一口井是否可以修复并继续投入生产，根据套损类型及损坏严重程度可 采取不同的方案。力学剪切的套损井井下套损情况复杂多变，应考虑施工可行性和成本因素， 通常需要根据现场情况，综合运用多种修井技术。 关键词：河南油田；套损井；力学剪切变形；预防措施；修复 ｄｏｆｆ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－６８９６．２０１３．６．０５５
随着油气田开发进程的加快，河南油田油水井 的套管变形、错断及腐蚀穿孔日益严重，已经严重 影响了油田的正常生产，造成了巨大的经济损失。 目前对套管的损坏原因，国内外有很多针对性的研 究，产生了诸如高压注水诱发套损、泥岩膨胀与软 化诱发套损、热应力膨胀诱发套损等理论。近年国 内的大庆、吉林、华北、胜利、中原等油田亦结合 自身特点，开展了套损原因和防治技术研究。大庆 油田首次提 了“侵水域”，“位移性载荷”、套管 承受“多载荷组合”等一系列新概念，在套损严重 的区块建立套管状况检测系统。华北油田根据该油 田的套损原因，部分新井采用了双层组合套管预防 套管损坏。河南油田第一采油厂由于各区块的地质 构造条件的复杂性和注水开发不平衡性，造成套损 井逐年增加，严重影响了油田的稳产开发。下二门 油田套管腐蚀严重，赵凹油田中深层系受高压注水 的影响套管变形、错断严重。因此，针对下二门、 赵凹油田开展油水井套损原因及相应的预防措施的 研究具有较强的理论和实际意义。河南油田下二门 和赵凹两个区块套损类型具有多样性，按其损坏的 特征和原因可以分为漏失套损和力学剪切变形套损 两种类型（如某区块剪切变形套损井占５５％）。因 此探讨该油田套损井修复工艺与技术及其预防措 施，具有重要的作用与意义。 １ 力学剪切变形套损井的研究 针对力学剪切变形套损井的预防措施及其修复 工艺研究课题，地应力及岩石物理力学性质研究、 地应力与套管损坏关系研究、高压注水与套管损坏 关系研究、腐蚀与套管损坏关系研究、油水井套管 损坏预防措施及依据套损机理提出修复治理建议， 这些均是应当研究的关键内容。通过岩心测试和分 析，确定岩石物理力学参数，为地应力与套管损坏 关系研究提供实际参数。依据地应力的研究成果， 计算出考虑地应力的套管外挤力，优化设计套损井 段的套管强度。通过确定生产层地应力状态，指导 制定油田注水、压裂等合理的开发措施。对高压注 水引起套管受力情况的变化规律进行系统研究，加 深对高压注水工程中套管损坏原因的认识，为制定 合理的开发方案提供参考依据。通过对油水井腐蚀 穿孑Ｌ所引起的套损进行调查，找出引起套管腐蚀的 因素及腐蚀程度与强度的变化关系，为进一步采取 防腐措施提供依据。 查明两油田油水井剪切套损、挤压套损及套管 腐蚀的原因，提出具有针对性的预防措施，依据套 损机理，提出修复治理建议。 ２ 套损特征 近年河南下二门油田套损点总体在０￣２５０ ｍ和 ９５０￣１ １５０ ｍ之间分布比较集中。该油田力学剪切 套损（变形＋错断）计３８个点。深度在９５０ ｍ以 下，基本为变形套损。其中９５０￣１ ５００ ｍ套损的井 均在核二段的Ｉ￣ＩＶ号油组，套损点有２１个，套损 率为５５．３％，其中，９５０￣１１５０ ｍ的套损比较集中。 １ ６００￣２ ６００ ｍ发生在核三段的ＩＩ￣ＩＶ号油组，套损 点ｌ１个，套损率为２８．９％，在２ ０００—２ ２００ ｍ套损 比较集中，在力学剪切套损中，剪切变形３１个套 损点，错断仅有７个套损点，而且，错断点均在埋
油气田地面工程（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｑｔｄｍｇｃ．ｃ。ｍ）
一１０ｌ一 第３２卷第６期（２０１３．０６）（基建管理＞ 深３５０ ｍ之上。 ３ 预防措施 目前针对力学剪切变形套损主要采取两种预防 措施，即提高套管钢级和壁厚，加强固井质量。具 体的预防措施是： （１）提高套管钢级和壁厚。提高套管钢级和壁 厚来解决套损问题是比较直接的、有效的解决方 法。不同钢级套管的极限变形和能够承受的极限载 荷见表１。这两个区块１００多口套损井的统计分析 表明，固井封固段内套管变形的较小，较大变形量 可达近２．５ ｃｍ，但比例很小，多数套管为１．０ ｃｍ的 变形量，通过参考表１钢级参数，认为若使用Ｐ一 １１０套管可使８０％以上的套管能够承受地层的位移 载荷。对于地层位移较大的地区，或是套管错断严 重的地区，今后可以考虑推广使用ＴＰ１３０ＴＴ套管。 ＴＰ１３０ＴＴ套管是中原油田研发的一种高抗挤套管， 测试表明，该套管抗外挤强度达到１６７ ＭＰａ，经中 原油田现场应用３６４口井，结果未发现任何套变等 套管质量问题，井况较好。 表１ 不同套管柱受地层位移载荷的极限值 套管壁Ｎ／ｃｍ Ｏ．６２ ０．７７２ ０，９１７ 套管钢级 Ｊ一５５ Ｊ—－５５ Ｃ ５ Ｎ一８０ ｐ＿＿１１０ —ｌ１Ｏ 岩石参数 位载荷极限／ｃｍ （Ｕ）ｅ ｌ＿１５６ １．２３１ １．６７７ １．７９１ ２．４６２ ２．６０１ ５×１０ Ｎ／ｃｍ 、 （Ｕ）ｐ １．６７１ １．７６８ ２．４１１ ２．５７２ ３．５３６ １．７２１ （Ｕ）ｅ ０．９０９ １．１０３ １．３８１ １．４７４ ２．０２６ ２．１３２ １０×１０ Ｎ／ｃｍ （Ｕ）Ｐ １．４１６ １．４８９ ２．０３１ ２．１６６ ２．９８７ ３．１２４ （Ｑ）ｅ Ｎ ９１８８０ １１４ ３９０１５５９９０１６６ ３９０２２８ ７８０ ２７１ ７５０ （Ｑ）Ｐ Ｎ １１７１７０１４６ ０２０１９９１２０２１２ ３９０２９２ ０４０３４６ ８９０ （２）加强固井质量。提高固井质量无疑可以有 效地保护套管，具体可实施以下几种措施：一是使 用套管外封隔器。套管外封隔器在提高固井质量方 面具有独到的作用，主要用于解决套管外环空的密 封性问题，防止高压油、气、水窜，提高固井质 量。其不但遵循了控制混窜的固井方针，而且还成 为其他技术手段失效后的最后保障手段。套管外封 隔器还可以将易受诸多因素影响的套管与水泥环、 水泥环自身及水泥与井壁间的不完全可靠的胶结密 封，替换为几乎不受其他因素影响的套管与橡胶及 橡胶与井壁间的可靠的机械密封。对于含有异常高 压层的井或多压力层系的井，有时使用一支封隔器 往往不能彻底解决问题，最好是两只或多支封隔器 配合使用。常常将封隔器下在油顶，主要目的是防 止管外冒，或者是将封隔器下在高压层的顶部，防 止压力上窜。这种工艺可以解决单方面的问题，阻 止压力上窜，保证上部的同井质量不受影响，但是 其下部的固井质量就无法得到保证，因为压力会向 下部空间窜。如果在高压层的两端各卡一支封隔 器，那么效果比下一支封隔器要好得多。二是使用 长胶筒封隔器。长胶筒封隔器能够缓解封同段内的 套损，其机理为：在泥岩夹层下入长胶筒封隔器， 固井后，胶筒内充满钻井液，由原来的水泥环变为 钻井液，使得此处套管与井壁之间存在一个缓冲的 间隙，套管与地层的关系也由原来的刚性接触变为 柔性接触。当地层蠕变或者膨胀时不直接作用到套 管上，从而将局部非均匀载荷转化为均匀载荷，保 护了套管。 ４ 剪切变形修复工艺 针对力学剪切变形的套损井，可采用的修复技 术有：机械打通道技术、定向法打通道技术、封加 固技术、膨胀管加固技术及套损井侧斜修井技术。 例如机械打通道技术，在套损井大修的各个环节 中，打通道技术是最困难的部分，决定着一口井是 否可以修复并继续投入生产。许多套损井大修失 败，以至井的报废，都是因为打通道环节的问题而 无法修复的。而且机械打通道技术也是套损修复成 本的大项，合理、正确地打通通道可以节约大量费 用，极大地降低大修成本。打通道技术根据套损类 型及损坏严重程度可采取不同的方案。 ５结论及建议 （１）针对河南油田套损井的套损类型与套损机 理，套损井寿命周期在５年以内，１０～１５年变形相 对多一些，在其他各个年段内也有不同程度的套 损。从该油田力学剪切套损的寿命周期变化分布研 究中可以看到，在各个时间段内发生的套损井没有 明显的规律，所以力学剪切套损与套管的寿命没有 直接关系。 （２）综合考虑施工可行性和成本因素，针对河 南油田下二门和赵凹地区套损井的具体套损情况， 提出建议：针对下－－Ｈ和赵凹地区的油水井浅层损 坏的油层套管，先把损坏的套管取 ，再通过对扣 等方式实施更换套管的修套技术。力学剪切的套损 井井下套损情况复杂多变，通常需要根据现场情 况，综合运用多种修井技术。
（栏目主持焦晓梅）
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