注水开发油田套管损坏讲座

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1、注水开发油田套管损坏机理及防治措施报告人：张士诚汇报内容套管损坏形态套管损坏机理套管损坏保护措施对套管损坏的认识套管损坏预测方法一、套管损坏形态1、套管变形2、套管破裂3、套管错断4、腐蚀穿孔5、套管密封性破坏套管变形套管受不均匀外挤力造成椭圆变形示意图套管变形径向凹陷示意图套管变形严重弯曲变形示意图套管错断型套管错断示意图套管错断型坍塌型套管错断示意图二、套管损坏机理（一）地质因素（二）工程因素（三）腐蚀造成套管损坏1、泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏2、油层出砂造成套管损坏3、岩层滑动造成套管损坏4、断层复活造成套管损坏5、盐岩蠕变、坍塌和塑性流动引起套管损坏6、地震

2、活动造成套管损坏7、地层压实造成套管损坏（一）地质因素1、泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏泥岩特点：不稳定的岩类，当注入水进入泥岩层后，改变了岩石的力学性质和应力状态，抗剪切强度和内摩擦系数大幅度降低，使岩石产生变形和位移。原因：泥岩吸水软化，成岩的胶结力逐渐消失，吸水后体积膨胀2.5~8.5倍（平均为5倍），在非均质地应力作用下，岩石蠕变对套管产生一个非均匀的外挤力，使套管变形或错断。泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏特点主要发生在泥岩段在未射孔段套管椭圆形变形多表现为零星井套管损坏（注水井为主）2、油层出砂造成套管损坏原因：油层出砂后，在炮眼

3、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。油层出砂造成套管损坏特点弯曲、变形、错断主要发生在射孔段（出砂段）或以上的地层内阿塞拜疆石油研究所研究结果：80口出砂套损井，其中40口在衬管部分、36口在衬管上部，仅有4口在衬管下部。3、岩层滑动造成套管损坏原因：（1）层理发育的页岩层浸水后，由于进水阻力小，很快形成浸水域，在区块压力差或地层倾角产生的地势压差等作用下，岩层成片滑动，剪切套管。（

4、2）注采压差推动岩层滑移：对低渗透或注水井周围地层堵塞情况，注采井间压力差距大，可能会导致局部地层在孔隙压力作用下向油井方向滑动，损坏套管。岩层滑动造成套管损坏特点套管损坏以剪切错断破坏为主套管损坏成片发生低压区的油井比高压区更易损坏相邻套损井发生在同一层4、断层复活造成套管损坏断层复活原因：地层升降、地震、高压注水高压注水：一方面使地层孔隙压力提高，改变了原始地应力场，引起地应力不平衡；另一方面注入水进入断层接触面，造成接触面泥化，致使层面胶结力和内摩擦力趋于零，大大降低抗剪切力，在上下盘压差或重力作用下，断层滑动，剪挤套管。断层复活造成套管损坏特点断层一旦复活，断层

5、附近的井将出现成片套管损坏，而且损坏程度严重；一般以错断、坍塌为主套管损坏位置与断层深度基本一致断层复活造成套管损坏巴拉哈内－萨布奇－拉马宁油田套管损坏情况5、盐岩蠕变、坍塌和塑性流动引起套管损坏盐岩造成套管损坏的原因：盐岩层的蠕变、坍塌、塑性流动（1）盐岩是一种晶体，在深层高温高压下会发生塑性流动，甚至会发生连续流动，对套管产生挤压和剪切；（2）注入水进入盐层后，对盐层的浸泡溶蚀形成空洞、坍塌，对套管产生挤压。6、地震活动造成套管损坏特点：在时间上，套管损坏数量与地震频次表现为同步增长，套损数量随地震强度增加而增多。地震活动造成套管损坏7、地层压实造成套管损坏原因：高

6、压异常油层在开采过程中，油层压力的大幅度下降，将导致开采层和相邻泥岩和油层的骨架变形，地层压实，使套管发生严重变形。特点：多发生在油井，以弯曲、错断为主（二）工程因素1、管材质量问题2、固井质量问题3、射孔对套管损坏的影响4、井位部署问题5、注水不平衡6、大型增产措施造成套管损坏1、管材质量问题套管本身存在的微孔、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；套管管体尺寸精度，如：套管圆度、壁厚不均匀等不合格也会影响套管强度。当套管不圆度达1.44~2.0%时，其抗挤临界压力降低22~36%；壁厚不匀度达10~20%时，抗挤临界压力降低8

7、~15%。2、固井质量问题固井质量不合格将严重影响套管寿命3、射孔对套管损坏的影响原因：一是外挤力引起射孔套管失稳破坏；二是由轴向拉力和内压力引起的套管强度破坏。射孔对套管损坏的影响特点多发生在射孔中部和与非射孔段相交处无枪身射孔损伤最大常规射孔密度10孔/米、12孔/米，套管抗挤压失稳强度降低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%。射孔成直线排列时强度降低最大，螺旋式排列时对强度影响不大。4、井位部署问题断层附近地区部署注水井，容易引起断层滑移，导致套管严重损坏；注水井成排部署，容易加剧地层孔隙压