王鑫

（遼河石油勘探局總機(jī)械廠隔熱管分廠，遼寧 盤錦 124209）

導(dǎo)致油田套管狀況變差的原因是多方面的，但主要有套管設(shè)計(jì)不夠合理、完井方法不適當(dāng)、固井質(zhì)量不好等，套損的主要類型有含鹽、軟泥巖巖層油田套管的損壞、出砂井套管的損壞、稠油油田熱采等套管的損壞、注水油田注水并套管的損壞、硫化氫氣體套管和起落井套管的損壞。這些內(nèi)在因素一經(jīng)外部因素(比如:注人的高壓水竄人泥頁(yè)巖層)引發(fā)，使局部地區(qū)應(yīng)力產(chǎn)生巨大變化，區(qū)塊間產(chǎn)生較大壓差，進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到套管上，使之受到嚴(yán)重?fù)p壞。

1 套管損壞概念簡(jiǎn)述

油、水井套管管材的機(jī)械性能不同，幾何參數(shù)不同，在井下的腐蝕程度不同，它的承載能力也不同。在油田生產(chǎn)過程中，由于工程、地質(zhì)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化等因素對(duì)套管產(chǎn)生的載荷超過套管承載能力時(shí)，套管則產(chǎn)生變形、破裂、錯(cuò)斷等破壞，即謂套管損壞。

2 套管損壞的原因

2.1 地質(zhì)因素

地層（油層）的非均質(zhì)性、油層傾角、巖石性質(zhì)、地層斷層活動(dòng)、地下地震活動(dòng)、地殼運(yùn)動(dòng)、地層腐蝕等情況是導(dǎo)致油水井套管技術(shù)狀況變差的客觀條件，這些內(nèi)在因素一經(jīng)引發(fā)，產(chǎn)生的應(yīng)力變化是巨大的、不可抗拒的，將使油水井套管受到損害，甚至導(dǎo)致成片套管損壞，嚴(yán)重干擾開發(fā)方案的實(shí)施，影響油田的穩(wěn)產(chǎn)。

2.1.1 地層的非均質(zhì)性

沉積的砂巖、泥質(zhì)粉砂巖油田，由于沉積環(huán)境不同，油藏滲透性在層與層、層內(nèi)平面之間都有較大的差別。在注水開發(fā)過程中，油層的非均質(zhì)性將直接導(dǎo)致注水開發(fā)的不均衡性，這是引發(fā)地層孔隙壓力場(chǎng)不均勻分布的基本地質(zhì)因素。

2.1.2 地層(油層)傾角

沉積的油田，儲(chǔ)油構(gòu)造多為背斜和向斜構(gòu)造。由于這些構(gòu)造是受地層側(cè)壓應(yīng)力擠壓而形成的，一般在相同條件下，受巖體重力水平分力的影響，地層傾角較大的構(gòu)造軸部和陡翼部?jī)A角較小的部位更容易出現(xiàn)套損。

2.1.3 巖石性質(zhì)

在沉積構(gòu)造的油氣藏中，儲(chǔ)存油氣的多為砂巖、泥砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。注水開發(fā)時(shí)，當(dāng)油層中的泥巖及油層以上的頁(yè)巖被注人水侵蝕后，不僅使其抗剪強(qiáng)度和摩擦系數(shù)大幅度降低，而且使套管受巖石膨脹力的擠壓。同時(shí)，當(dāng)具有一定傾角的泥巖遇水呈塑性時(shí)，可將上覆巖層壓力轉(zhuǎn)移至套管，便套管受到損壞。

2.1.4 地震活動(dòng)

地球是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的天體，地下地質(zhì)活動(dòng)從未間斷。根據(jù)微地震監(jiān)測(cè)資料，每天地表、地殼的微震達(dá)萬次，較嚴(yán)重的地震可以產(chǎn)生新的構(gòu)造斷裂和裂縫.也可使原生構(gòu)造斷裂和裂縫活化。地震后，大量注入水通過斷裂帶或因固井膠結(jié)第二界面問題進(jìn)人油頂泥頁(yè)巖，泥頁(yè)巖吸水后膨脹，又產(chǎn)生粘塑性，巖體產(chǎn)生緩慢的水平運(yùn)動(dòng)，使套管被剪切錯(cuò)斷或嚴(yán)重彎曲變形。

2.1.5 地殼運(yùn)動(dòng)

地球在不停地運(yùn)動(dòng)，地殼也在不停地緩慢運(yùn)動(dòng)中，其運(yùn)動(dòng)方向一般有兩個(gè):一是水平運(yùn)動(dòng)（板塊運(yùn)動(dòng)）；二是升降運(yùn)動(dòng)。地殼緩慢的升降運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力可以導(dǎo)致套管被拉伸損壞，而損壞的程度和時(shí)間則取決于現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)升降速度和空間上分布的差異。

2.2 工程因素

2.2.1 套管材質(zhì)問題

套管本身存在著微孔、微縫、螺紋不符合要求，抗剪、抗拉強(qiáng)度低等質(zhì)最問題。完并后，由于采油生產(chǎn)壓差或注水壓差的長(zhǎng)期影響，導(dǎo)致管外氣體、流體從不密封處滲流進(jìn)人井內(nèi)或進(jìn)人套管與巖壁的環(huán)空，分離后聚集在環(huán)空上部，形成腐蝕性很強(qiáng)的硫化氫氣塞，逐漸腐蝕套管。

2.2.2 固井質(zhì)量問題

固井是鉆井完井前十分重要的工序，它直接關(guān)系到井的壽命和以后的注采關(guān)系。固井施工由于受各方面因素影響較多，固井質(zhì)量難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)狀況。如果井眼不規(guī)則、井斜、固井水泥不達(dá)標(biāo)、頂替水泥漿的頂替液不符合要求、水泥漿的密度低或高、注水泥后套管拉伸載荷過小或過大等，都將影響固井質(zhì)量。

2.2.3 完井質(zhì)量

完井方式對(duì)套管影響是很大的，特別是射孔完井法。射孔工藝如果選擇不當(dāng)，一是會(huì)出現(xiàn)管外水泥環(huán)破裂，甚至出現(xiàn)套管破裂;二是射孔時(shí)，深度誤差過大，或者誤射.誤將薄層中的隔層泥巖、頁(yè)巖射穿，將會(huì)便泥頁(yè)巖受注人水侵蝕膨脹，導(dǎo)致地應(yīng)力變化，最終使套管損壞。此外射孔密度選擇不當(dāng)，也會(huì)影響套管強(qiáng)度。

2.2.4 井位部署的問題

斷層附近部署注水井，容易引起斷層滑移而導(dǎo)致套管嚴(yán)重?fù)p壞。注水井成排部署，容易加劇地層孔隙壓差的作用，增大水平方向的應(yīng)力集中程度，最終導(dǎo)致成片套損井的出現(xiàn)。

2.2.5 開發(fā)單元內(nèi)外地層壓力大幅度下降問題

注水開發(fā)的油田，因?yàn)殚_采方式的轉(zhuǎn)變;加密、調(diào)整井網(wǎng)的增多;對(duì)低滲透、特低滲透提高壓力注水以及控制注水、停注、放滋流降壓等措施，都會(huì)使地層孔隙壓力大起大落，巖體出現(xiàn)大幅度升降。

3 防止套管損壞的措施

3.1 采用高強(qiáng)度套管

應(yīng)用高強(qiáng)度的套管顯然可以提高套管抵抗拐毀能力，因此可減少套管損壞。使用高強(qiáng)度套管優(yōu)點(diǎn)不僅可以仗套管抗擠能力得到提高，而且施工作業(yè)與普通套管最為接近，醫(yī)此，在設(shè)計(jì)抵抗較大外擠力時(shí)首先是被選用對(duì)象。但是，由于強(qiáng)度鋼材韌性低，承受沖擊能力差，抗腐蝕能力低，易于受氫脆破壞;高強(qiáng)度套管不適于現(xiàn)場(chǎng)焊接，加工比較困難:在維修和側(cè)鉆時(shí)要磨穿這種套管也很費(fèi)勁，因此，高強(qiáng)度套管的應(yīng)用范圍受到了一定限制。

3.2 對(duì)下井套管要進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量檢驗(yàn)

管體丈量長(zhǎng)度，目測(cè)外觀;管體尺寸精度檢驗(yàn)，如通內(nèi)徑、量外徑、測(cè)壁厚和稱單重、壁厚不均系數(shù)、內(nèi)外不圓度、模擬射孔檢查、力學(xué)性能檢驗(yàn)、化學(xué)成份檢驗(yàn)口。

3.3 改進(jìn)套管柱設(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)保守設(shè)計(jì)套管抗擠強(qiáng)度是采用覆層的壓力來確定套管抗最大外擠力。事實(shí)證明，用這個(gè)方法確定最大外擠力是不合適的。應(yīng)采用泥頁(yè)鹽巖蠕變形成不均勻"等效外擠應(yīng)力"作為套管抗最大抗擠強(qiáng)度。因此，油田開發(fā)前要準(zhǔn)確測(cè)定地應(yīng)力值，以該值進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇適合的套管等級(jí)和壁厚口值得注意的是，在射孔部位設(shè)計(jì)套管承受最大抗擠力時(shí)應(yīng)考慮射孔影響，對(duì)于螺旋布孔，射孔密度每平方米小于15發(fā)時(shí)，可認(rèn)為套管強(qiáng)度減少10%。

3.4 加強(qiáng)套管下井前的檢測(cè)和保護(hù)

由于缺乏嚴(yán)格的保護(hù)措施.套管常常由于在裝、運(yùn)、卸過程中的顛簸或碰撞，或到井場(chǎng)后由于保管不善、或作業(yè)時(shí)方法不當(dāng)而造成管體本身?yè)p傷或螺紋損壞，出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷，降低套管抗擠壓強(qiáng)度，造成井下套管過早損壞，因此在套管運(yùn)輸、裝卸、保存和作業(yè)過程必須采取嚴(yán)格的保護(hù)措施，防止套管出現(xiàn)損傷。

3.5 采用厚壁套管

所謂厚壁套管就是將一般套管的壁厚加大，以增大其抗擠壓強(qiáng)度的套管，一個(gè)空管對(duì)點(diǎn)載荷的承受能力與鋼的強(qiáng)度成正比，與壁厚平方成正比。顯然，為提高承受點(diǎn)載荷能力，增加壁厚比增加強(qiáng)度更為有效

結(jié)束語

套管損壞主要是由于地質(zhì)、工程和腐蝕等因素導(dǎo)致套管所受外擠壓力超過其杭擠壓強(qiáng)度而引起的，因此總的來說要預(yù)防套管損壞，我認(rèn)為主要應(yīng)考慮如何防止外擠力超過套管屈服強(qiáng)度，包括防止注人水進(jìn)入非油層，以達(dá)到防止泥頁(yè)巖蠕變、層間滑動(dòng)、斷層復(fù)活、鹽巖浸蝕坍塌等方法;同是應(yīng)提高套管強(qiáng)度來增加抗外擠力，主要包括提高套管抗擠等級(jí)、套管的壁厚，用雙層套管和防止射孔嚴(yán)重傷害套管等方法。

[1]王仲茂.油田油水井套管損壞的機(jī)理及防治[M].北京：石油工業(yè)出版社.1994.

[2]練章華.地應(yīng)力與套管損壞機(jī)理.北京：石油工業(yè)出版社.009.

[3]劉合.油田套管損壞防治技術(shù)北京：石油工業(yè)出版社.2003.