國內外套管損壞原因綜述及防治技術現(xiàn)狀

匯報人：甘旭紅二零一零年八月國內外套管損壞原因綜述與防治技術現(xiàn)狀

套管損壞不僅造成油田的注采失衡，而且不同程度地限制了增產(chǎn)措施，影響了套損井區(qū)剩余油的挖潛。嚴重地影響了各油田的正常生產(chǎn)，是目前所面臨的重要問題。套損井總數(shù)占投產(chǎn)井數(shù)的百分數(shù)18.6%匯報提綱二、國內外套管損壞防治技術現(xiàn)狀三、認識與建議一、國內外套管損壞原因（一）、地質原因（二）、工程原因（-）、地質原因1.泥巖吸水蠕變和膨脹2.油層出砂3.斷層進水后，層面滑移4.鹽巖層坍塌和塑性流動1、泥巖吸水蠕變和膨脹當溫度升高或注入水進入泥巖層,泥巖產(chǎn)生位移、變形和膨脹，增加對套管的外部載荷，當套管的抗壓強度低于外部載荷時，套管就會發(fā)生損壞。套損點巖性為泥巖占套損井的百分數(shù)58.3%油層出砂，在炮眼附近形成空洞或坑道，產(chǎn)生局部應力集中。造成套管損壞。2.油層出砂套損點巖性為砂巖占套損井的百分數(shù)81.9%3.斷層進水后層面滑移成因：一是斷層面進水局部發(fā)生滑移，導致斷層面上的井套管損壞。二是斷層分布的復雜區(qū)塊易形成異常的高壓區(qū)，導玫油層部位套管損壞。江漢油區(qū)34.5%的套損井發(fā)生在有斷層的區(qū)塊4.鹽巖蠕變、坍塌和塑性流動鹽巖在高溫高壓下蠕變很高。鹽層坍塌也造成套管損。江漢、中原、新疆、青海和華北等油田。江漢油區(qū)套損點發(fā)生在鹽巖層的占套損井總數(shù)的18.9%匯報提綱二、國內外套管損壞防治技術現(xiàn)狀三、認識與建議一、國內外套管損壞原因（一）、地質原因（二）、工程原因（二）、工程原因1、鉆井對套管損壞的影響3、射孔對套管損壞的影響4、注水對套管損壞的影響5、大型增產(chǎn)措施對套管損壞的影響6、腐蝕對套管損壞的影響2、固井質量對套管損壞的影響1、鉆井對套管損壞的影響在相同內壓與地應力條件下，套管居中與套管偏心時水泥環(huán)的有效應力相差15％甚至達一倍。套管偏心有限元計算模型注水泥井眼套管

狗腿“狗腿”引起套管不居中2、固井質量對套管損壞的影響固井質量因素套管與水泥環(huán)、水泥環(huán)與地層之間膠結不牢固水泥漿竄槽水泥凝固后強度低3、射孔對套管損壞的影響射孔工藝選擇不當，會出現(xiàn)管外水泥環(huán)破裂，甚至出現(xiàn)套管破裂。套損發(fā)生在射孔井段所占套損井總數(shù)地層軟化時套管所受應力分析紅黃表示應力較大4、注水對套管損壞的影響注水壓力過高會引起注入水進入泥巖層，導致套管應力明顯增大。5、大型增產(chǎn)措施對套管損壞的影響套管類型壁厚mm內徑mm單位長度重量公斤/米屈服強度（MPa）J-557.72124.325.334.5N-807.72124.325.344.29.17121.429.862.110.54118.634.278.5P-1107.72124.325.352.69.17121.429.878.010.54118.634.2102.2套管強度與鋼級人工井底封隔器錨定器壓裂管柱油層封隔器以下管套容易損壞大型增產(chǎn)措施使油層部位套管壓力可達70-100MPa。套管節(jié)箍和絲扣部位以及固井質量差的井段很容易產(chǎn)生破裂。6、腐蝕對套管損壞的影響分為：電化學腐蝕化學腐蝕細菌腐蝕結垢腐蝕高礦化度水層對套管造成腐蝕。以穿孔、破裂為主。匯報提綱二、國內外套管損壞防治技術現(xiàn)狀三、認識與建議一、國內外套管損壞原因二、國內外套管損壞防治技術現(xiàn)狀（一）、套損井的預防（二）、套損井的檢測（三）、套損井的治理（一）、套損井的預防1、套管的合理設計2、提高套管的抗擠壓強度3、提高固井質量4、防止油層出砂5、防止套管腐蝕1、套管的合理設計采用高抗擠套管對套管柱進行局部強化設計，為防治套管柱在復雜地層段損壞找到了一個經(jīng)濟有效的新途徑（一）、套損井的預防1、套管的合理設計2、提高套管的抗擠壓強度3、提高固井質量4、防止油層出砂5、防止套管腐蝕2、提高套管的抗擠壓強度采用高強度套管采用厚壁套管采用雙層組合套管改善射孔工藝、減少射孔對套管抗擠壓強度的影響①采用高強度套管套管類型壁厚mm內徑mm單位長度重量公斤/米屈服強度（MPa）J-557.72124.325.334.5N-807.72124.325.344.29.17121.429.862.110.54118.634.278.5P-1107.72124.325.352.69.17121.429.878.010.54118.634.2102.2應用高強度P-110使套管抗擠能力得到提高。技術指標：規(guī)格：152.416.90mm（非API標準規(guī)格）鋼級：TP130TT（非API鋼級）屈服強度＝896～1150MPa（API套管最高為862MPa）抗拉強度≥970MPa延伸率≥12%抗擠強度≥

167MPa（API套管最高不過110MPa）扣型：偏梯型扣TP130TT套管的設計與制造技術５1/2″P110×10.54

TP130TT高抗擠套管與API套管對比TP130TT*152.4×16.9mm②采用厚壁套管壁厚對套管變形的影響套管的抗載荷能力與鋼材的強度成正比，而與套管的壁厚平方成正比。增加壁厚比增加強度更為有效

③采用雙層組合套管油層J55表層套管普通鉆井完井井身結構示意圖人工井底水泥返高地層油層表層套管第一層油層套管人工井底水泥返高地層第二層油層套管雙層組合套管完井井身結構示意圖其內層套管可由井口下至地層，也可采用下尾管形式P-110鋼級雙層組合套管擠毀試驗雙層套管的抗擠毀強度至少等于各層套管抗毀強度之和。④改善射孔工藝、減少射孔對套管抗擠壓強度的影響

采用有槍身射孔槍射孔，不用無槍身射孔槍射孔有槍身射孔槍射孔和無槍身射孔槍套管的變形對比采用60度相位角射孔（一）、套損井的預防1、套管的合理設計2、提高套管的抗擠壓強度3、提高固井質量4、防止油層出砂5、防止套管腐蝕3、提高固井質量①合理控制水泥返高，保證完井施工質量

②振動固井技術③加強固井質量的檢測①合理控制水泥返高，保證完井施工質量②

、振動固井技術就是在固井過程中用機械振動、液壓脈沖、水力沖擊等手段，來改善固井質量的一項新技術。對于封固好的井段，試驗井比叢式井提高了76%，比對比井提高了116%。從美國引進的CS400測井系統(tǒng)的特色測井項目之一。扇區(qū)水泥膠結測井（SBT）主要用途：檢查固井質量檢查管外竄槽技術參數(shù)：耐溫:175℃耐壓:137MPa儀器長度：123in儀器直徑：2.75in儀器測量范圍：4.5in～9.5in精確度:±5°縱向分辯率：0.5ft主要特點：測量結果不受井內流體類型或比重的影響地層基本不干擾套管波溫度和壓力變化影響小可測小到10°的竄槽適用于大直徑套管井和水平井等；不受儀器偏心的影響電子線路聲波發(fā)射器8扇區(qū)接收器3英尺接收器5英尺接收器③

、加強固井質量的檢測（一）、套損井的預防1、套管的合理設計2、提高套管的抗擠壓強度3、提高固井質量4、防止油層出砂5、防止套管腐蝕4、防止油層出砂目前防止油層出砂的方法較多，概括起來主要有化學防砂、機械防砂和復合材料防砂。應結合地層砂粒徑中值、油層物性、原油性質、邊底水距離、開采工藝、生產(chǎn)參數(shù)等，選擇適當?shù)姆郎胺绞??；瘜W砂防砂管柱示意圖人工井底化學防砂劑防砂管柱水平井砂防砂管柱示意圖高壓充填工具安全接頭油管信號篩管生產(chǎn)篩管扶正器絲堵井底油層高壓充填砂防砂管柱示意圖（一）、套損井的預防1、套管的合理設計2、提高套管的抗擠壓強度3、提高固井質量4、防止油層出砂5、防止套管腐蝕5、防止套管腐蝕電化學防腐化學防腐電化學防腐采用陰極保護

環(huán)氧冷纏帶加鋅犧牲陽極套管防腐a、使用緩蝕劑使用蝕劑可以降低酸化措施對套管的腐蝕，一般發(fā)生在內壁上②化學防腐b、使用抑菌殺菌劑回注污水中含有細菌、油井產(chǎn)出液含有不少細菌，其腐蝕以鐵細菌和硫酸鹽還原菌為主。在溫度較適宜（40～60℃），且氧氣有補充情況下。

表現(xiàn)為內壁腐蝕N80或TP110油層套管油層J55表層套管人工井底水泥返高地層油管封隔器環(huán)空保護液環(huán)空保護液加入示意圖特點：1、施工方便；2、防腐效果好；3、使用靈活方便；4、套管變形不受影響。C、注水井環(huán)空保護技術二、國內外套管損壞防治技術現(xiàn)狀（一）、套損井的預防（二）、套損井的檢測（三）、套損井的治理（二）、套損井的檢測1、井壁超聲成像測井2、電磁探傷測井3、40臂井徑測井井下超聲換能器以垂直于井壁方向發(fā)射聲波并接收回波，根據(jù)回波的幅度和信號到達時差檢測套管破裂、彎曲變形、縮擴徑、腐蝕及射孔質量等。自然伽瑪電子線路上扶正器發(fā)射接收探頭成像電子線路下扶正器①超聲電視測井技術1、井壁超聲成像測井991.25采取超聲波流量計點測技術確定漏失井段與連續(xù)測試技術確定漏失點相結合的方法，精確確定套管漏失點的深度。1100米800米②超聲波流量計驗漏技術主要用于：檢測套管內徑檢查射孔情況探測油氣井第一界面的固井質量評價套管腐蝕、破損、變形的程度測量井徑范圍：51/2in～95/8in鋼套管儀器耐溫：175oC儀器耐壓：100MPa測量條件：井液為清水或稀原油（不含氣泡）推薦測速：60m/h～200m/h垂直方向分辨率：2.33mm～7.787mm水平方向分辨率：1.23mm～2.62mm上扶正器電子線路下扶正器聲系換能器③旋轉式超聲成像測井系統(tǒng)2、電磁探傷測井EMD-TM-42E型電磁探傷測井儀用途：檢測油管和套管的厚度、腐蝕、變形準確指示井下管柱結構、工具位置探測套管以外的鐵磁性物質上扶正器伽馬探頭下扶正器井溫探頭長軸探頭A橫向探頭B短軸探頭C技術指標：長度：2100mm外徑：42mm耐溫：120oC耐壓：60MPa適應管柱直徑：

62～324mm適應管柱厚度：

3～

12mm測量精度：單套0.5mm，雙套內管0.5mm，外管1.5mm縱向裂縫分辨率：內層管柱75mm；外層管柱200mm橫向裂縫分辨率：管柱周長的1/3（內層管柱）技術指標：外徑：92mm耐溫：175oC耐壓：137.9MPa適應的套管范圍：92.2mm～179.3mm測量精度：+/-0.010in（+/-0.25mm）主要作用：測量套管內徑大小與橢圓度檢查套管變形、斷裂、孔洞以及內腐蝕情況.檢查射孔位置對套管的某一段進行精細解釋分析.3、40臂井徑測井儀二、國內外套管損壞防治技術現(xiàn)狀（一）、套損井的預防（二）、套損井的檢測（三）、套損井的治理（三）、套損井的治理1、取套換套工藝技術2、打通道下小套管技術3、套管縮徑整形技術4、套管補貼5、51/2in套管開窗側鉆工藝技術6、小通徑套損井整形擴徑技術1、取套換套工藝技術

驗套確定取套深度倒扣取自由段套管裸眼段套銑切割取套管換套管魚頂下入新套管+對扣短節(jié)緊扣試壓完井套管對扣對接目前的取套換套技術水平在裸眼內換套深度達到974m，裸眼內套銑深度達到1009m，技術套管內換套深度為2140m，水泥返高以下?lián)Q套深度290m。套管加固懸掛器封隔器打通道2、打通道下小套管技術

用于套管破漏、腐蝕、錯斷等損壞嚴重，且損壞井段長，一般修套技術難以進行治理的井。

套管雙端密封加固：在小套管兩端利用封隔器座封于原套管損壞位置。套管懸掛加固：利用套管懸掛裝置將小套管下入需加固的井段后座封（或井口懸掛），注水泥加固小套管環(huán)空，固結后鉆塞。機械整形示意圖3、套管縮徑整形技術對于套管彎曲變形不大--采用機械整形套管變形量超過內徑12%--采用爆炸整形爆炸整形示意圖液壓套管補貼4、套管補貼

通過液壓擠漲方式將膨脹管補貼于套管腐蝕、破裂等套損部位。常用于因腐蝕穿孔、破裂的套損井工作原理補貼長度：一次10-20m補貼內徑損失：18-21mm技術水平斜向器開窗在套損段適當位置應用特殊的工具和工藝，在油層套管側面某一特定深度開窗形成通向油層的必要通道，側鉆出一定的距離形成新的井眼，使油、水井恢復生產(chǎn)。5、51/2in套管開窗側鉆工藝技術是大慶油田針對近幾年來小通徑套管損壞井不斷增加的實際情況，研究開發(fā)的一種新的修復工藝技術。6、非坍塌型小通徑套損井整形擴徑技術通過新研制的偏心脹管器、探針式銑錐、活動式導引磨鞋、復式磨銑筒、滾珠整形器、頓擊器、鉆壓控制器、滾動扶正器和活動軸節(jié)等工具的組合使用，形成配套的組合鉆具，對小通徑套管損壞井段進行分步處理，使其恢復原有通徑。它主要用于損壞通徑Ф45mm～Ф90mm的