套管损坏机理分析与修复技术措施研究

摘要：套管损坏对油水井的开发具有很大的影响，降低油田的生产效率，同时还会影响到井下作业。所以油水井生产石油的过程当中，套管发挥着不可替代的重要作用。如果套管出现了损坏，就会出现上层水倒灌地层，污染地层等问题。套管损坏严重时可能会造成油水井报废，这就需要投入更多的财力来打更替井。当套管损坏井数量达到一定程度后，就会使得预定开发方案无法正常实施，从而造成油气资源的浪费。就当前的实际现状来看，套管损坏出现的问题分布面比较广、数量比较多，对油水井的正常运转造成了不小的负面影响。本文在对油水井套管损坏的机理、原因进行分析的基础上，重点讨论了油水井套损的有效防治措施。

关键词：套管损坏；机理；修复技术；措施

1套损机理分析

1.1材质及固井质量影响

套管材料质量的优劣是造成套管损坏的一个决定性因素，当套管的抗剪切性、抗拉伸强度、螺纹等没有符合相应的质量标准，或者套管上存在有微孔和微缝，在长期的使用后出现损坏则是一个必然的结果。固井质量也是造成套管损坏的一个重要原因，并且固井的质量会直接影响到套管的寿命。井眼不规则、井斜、固井水泥质量不达标、水泥凝固不好等都会影响到固井的质量，从而影响套管的使用寿命。

1.2射孔的影响

在油水井石油生产过程当中，射孔冲击也使造成套管发生损坏的一个重要因素之一。射孔是完井生产作业过程当中打开油层，开辟石油流通通道的主要技术，在该技术进行作业的过程中，会发生几十枚射孔弹在极短的时间内同时发生爆炸的情况，此时油水井的套管壁就会受到来自爆炸所引起的极大冲击力的不良影响，发生非常明显的蠕动变形现象，从而使得油水井套管的抗压系数大幅度减小。并且万一在油水井生产石油的过程中，射孔技术作业过程中发生了显著误差，射击在隔层泥岩上面，那么射孔液就会使得泥岩发生水化膨胀现象，同样会造成套管的变形。除此之外，射孔技术作业过程中的射孔液密度也是影响套管抗压系数的一个不容忽视的重要因素。

1.3井身结构设计不合理

现阶段，国内的油田在设计的过程中，针对套管设计时，全部将外挤压力均匀分布在套管上，然后在这个条件下计算套管抗挤压强度。但是，实际情况下地质条件复杂，并且很多套管损坏都是不均匀的载荷引起的。经过研究发现，套管柱受到非均匀分布的挤压力比受到均匀分布挤压力作用时抗挤压强度要小很多。

1.4油层出砂的影响

在油水井生产石油的过程当中，有时候会因为所产生的压差过大或者岩石出现胶结等原因促使地层当中的砂砾进入到井筒当中而发生油气堵塞进而造成停产的情况，这就是所谓的油层出砂现象，这也是容易造成套管损坏的一个不容忽视的因素。因为油层在发生出砂情况的时候会在局部形成一个空洞，在地层结构非常复杂和不均质的作用下很容易出现油藏坍塌、地层下沉等危险情况，从而给套管造成不同程度的损坏。

1.5地层流体对套管的腐蚀

在地层中的酸性流体，如硫化氢、二氧化碳等也是容易使套管发生损坏的一个重要原因。套管中所含的铁离子与这些酸性流体发生化学反应，会造成管体腐蚀，减少套管使用寿命。腐蚀主要有两种情况，一种是使套管管壁变薄，强度变弱，从而造成套管损坏；另一种是造成套管破漏，从而造成套管发生损坏。

2套管损害的原因分析

在油水井生产石油工程作业的过程当中，容易造成套管损害的原因主要有以下几个方面：一是注入水过程中由于所产生的压力太高使得水液进入到了泥岩层，使得泥岩层发生水压膨胀的现象，进而导致套管的蠕动变形；二是注入水作业过程中，水液进入到了地质的断层面和破碎地带，激发断层复活；三是注入水作业过程中，水液进入到地质的盐岩层，使其发生溶蚀；四是速敏情况所引起的地层出砂；五是由于地层的压力不足；六是地层水和注入水的腐蚀作用。

当注入水进入到泥岩层之后所对套管产生的腐蚀作用可以分两种情况：一是“水楔”作用。如果地质泥岩隔层的层理比较清晰并且正好处在正在发育的过程中，注入水就会在其缝隙当中形成“水楔”，“水楔”会对地质泥岩形成一定程度的压力作用，当这种作用超过一定程度的时候就会导致泥岩出现滑移现象，泥岩的滑移会使套管受到挤压，进而导致套管变形损坏。泥岩滑移情况通常会发生在地层倾角比较大并且裂缝正在发育的地域。二是泥岩吸收了注入水之后发生膨胀现象。注入水在地质岩层的窜入会对岩层产生较大的压力作用，当这种压力接近或者超过地层的破裂压力的时候，地层就会发生破裂现象，从而使得注入水进入到泥岩层。由于分散性蒙脱石具有非常强大的吸水能力，所以泥岩层会发生膨胀和蠕动变形并同时将岩层压力转化为水平压力作用在套管上，使套管受到较大的压力而发生变形。

3套损井区防护技术措施

当前检查寻找油水井套管损坏点的比较常见的方法主要有两种：封隔器法和井壁井径测径仪。在油水井实际生产过程当中，造成套管损坏的主要原因；来自注入水，因此在对套管采取保护技术措施的时候也应当以此为切入点来进行考虑。目前所采取的套管保护技术措施主要包括以下几点：一是对注入水的压力进行有效控制。保证注水压力不要超过油水井地质岩层的破裂压力；二是注入水早期作业过程中要注意在压力状态下进行石油开采的过程中防止地面下沉；三是必须保证注入水的平衡状态。也就是保证地层压力保持在一个相对平衡的稳定状态，尤其是在出现断层的地层要特别注意压力的平衡性；四是必须要确保各个地层之间的压差要尽量降低，以便防止出现泥岩水侵的危害发生；五是必须要保证驱替速度的合理性，防止油层出砂现象的发生；六是必须要注意注入水和地层水的对套管的腐蚀作用，全面做好水的杀菌、阻垢等工作。

另外，在对套管采取保护技术措施的过程中，处理从注入水的角度进行考虑之外，还应当注意以下几点：一是利用现代化技术措施提高套管自身的抗压力强度，比如提高套管的抗挤压能力和增加套管的壁厚度等。另外，还要从材质的角度考虑最大限度地防止套管被腐蚀。二是在采取措施保护套管损坏的过程中必须与油水井生产运行的实际情况进行紧密结合，制定科学、合理且有针对性地套管保护技术措施。三是对于一些进行修复成本过高或者是根本无法修复的套损井可以通过采取无管泵安装、在井下安装小直径封隔器或者是打侧钻井等技术措施来实现对套损井的重新利用。

4套管修复技术措施

4.1取套换套工艺技术

所谓取套换套就是指用完好的新套管将已经损坏的套管替换掉，同时将新套管与井下的完好套管连接好，然后根据油水井生产实际需求进行完井作业。这是一种比较彻底的套管修复工艺，但是该工艺对经济和技术条件的要求比较高。

4.2小套管固井工艺技术

小套管固井是指在原来旧的套管中下入新的套管，并且利用水泥浆将旧套管和新套管的环形空间进行封固。此工艺比较适合应用在套管遭受腐蚀比较严重或者套管损坏段比较长的情况。当前我厂主要采取的套管修复工艺技术主要是：下封隔器；挤水泥堵漏；使用高强度复合剂封堵漏点。

套损井治理工作的建议：一是油水井生产过程中的相关工作人员要掌握专业的套管保护技术措施和套损井治理技术，并在工作实践过程中不断学习相关的新工艺新技术；二是油水井生产相关的各个部门要相互配合、共同献策，不断优化套管保护技术措施和套损井治理技术，不断提高套管的使用寿命和套损井的修复成效；三是油水井管理人员要结合企业发展需求和实际情况积极引进新工艺、新技术；四是建立完善套损井治理施工资料档案，并对其进行科学管理与充分利用，保证对套管保护和套损井修复治理的监督工作。

5结语

合理的油水井注采关系和科学的油水井注水方案是石油开采生产作业中重要的基础前提和保障。油水井生产过程中，套管损坏的主要原因是注入水对地层所造成的压力作用或者说是压力差异，所以控制注入水的压力是一个保护套管损坏的一个重要技术措施。同时还要采取科学的技术措施做好套管的保护和套损井的修复工作，科学、有效地提高油水井的生产质量与效果。