國(guó)內(nèi)外套管損壞原因綜述及防治技術(shù)現(xiàn)狀

匯報(bào)人：甘旭紅二零一零年八月國(guó)內(nèi)外套管損壞原因綜述與防治技術(shù)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(yán)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?dāng)?shù)的百分?jǐn)?shù)18.6%匯報(bào)提綱二、國(guó)內(nèi)外套管損壞防治技術(shù)現(xiàn)狀三、認(rèn)識(shí)與建議一、國(guó)內(nèi)外套管損壞原因（一）、地質(zhì)原因（二）、工程原因（-）、地質(zhì)原因1.泥巖吸水蠕變和膨脹2.油層出砂3.斷層進(jìn)水后，層面滑移4.鹽巖層坍塌和塑性流動(dòng)1、泥巖吸水蠕變和膨脹當(dāng)溫度升高或注入水進(jìn)入泥巖層,泥巖產(chǎn)生位移、變形和膨脹，增加對(duì)套管的外部載荷，當(dāng)套管的抗壓強(qiáng)度低于外部載荷時(shí)，套管就會(huì)發(fā)生損壞。套損點(diǎn)巖性為泥巖占套損井的百分?jǐn)?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(yīng)力集中。造成套管損壞。2.油層出砂套損點(diǎn)巖性為砂巖占套損井的百分?jǐn)?shù)81.9%3.斷層進(jìn)水后層面滑移成因：一是斷層面進(jìn)水局部發(fā)生滑移，導(dǎo)致斷層面上的井套管損壞。二是斷層分布的復(fù)雜區(qū)塊易形成異常的高壓區(qū)，導(dǎo)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(dòng)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(diǎn)發(fā)生在鹽巖層的占套損井總數(shù)的18.9%匯報(bào)提綱二、國(guó)內(nèi)外套管損壞防治技術(shù)現(xiàn)狀三、認(rèn)識(shí)與建議一、國(guó)內(nèi)外套管損壞原因（一）、地質(zhì)原因（二）、工程原因（二）、工程原因1、鉆井對(duì)套管損壞的影響3、射孔對(duì)套管損壞的影響4、注水對(duì)套管損壞的影響5、大型增產(chǎn)措施對(duì)套管損壞的影響6、腐蝕對(duì)套管損壞的影響2、固井質(zhì)量對(duì)套管損壞的影響1、鉆井對(duì)套管損壞的影響在相同內(nèi)壓與地應(yīng)力條件下，套管居中與套管偏心時(shí)水泥環(huán)的有效應(yīng)力相差15％甚至達(dá)一倍。套管偏心有限元計(jì)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(zhì)量對(duì)套管損壞的影響固井質(zhì)量因素套管與水泥環(huán)、水泥環(huán)與地層之間膠結(jié)不牢固水泥漿竄槽水泥凝固后強(qiáng)度低3、射孔對(duì)套管損壞的影響射孔工藝選擇不當(dāng)，會(huì)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(shí)套管所受應(yīng)力分析紅黃表示應(yīng)力較大4、注水對(duì)套管損壞的影響注水壓力過高會(huì)引起注入水進(jìn)入泥巖層，導(dǎo)致套管應(yīng)力明顯增大。5、大型增產(chǎn)措施對(duì)套管損壞的影響套管類型壁厚mm內(nèi)徑mm單位長(zhǎng)度重量公斤/米屈服強(qiáng)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(qiáng)度與鋼級(jí)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(dá)70-100MPa。套管節(jié)箍和絲扣部位以及固井質(zhì)量差的井段很容易產(chǎn)生破裂。6、腐蝕對(duì)套管損壞的影響分為：電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕細(xì)菌腐蝕結(jié)垢腐蝕高礦化度水層對(duì)套管造成腐蝕。以穿孔、破裂為主。匯報(bào)提綱二、國(guó)內(nèi)外套管損壞防治技術(shù)現(xiàn)狀三、認(rèn)識(shí)與建議一、國(guó)內(nèi)外套管損壞原因二、國(guó)內(nèi)外套管損壞防治技術(shù)現(xiàn)狀（一）、套損井的預(yù)防（二）、套損井的檢測(cè)（三）、套損井的治理（一）、套損井的預(yù)防1、套管的合理設(shè)計(jì)2、提高套管的抗擠壓強(qiáng)度3、提高固井質(zhì)量4、防止油層出砂5、防止套管腐蝕1、套管的合理設(shè)計(jì)采用高抗擠套管對(duì)套管柱進(jìn)行局部強(qiáng)化設(shè)計(jì)，為防治套管柱在復(fù)雜地層段損壞找到了一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的新途徑（一）、套損井的預(yù)防1、套管的合理設(shè)計(jì)2、提高套管的抗擠壓強(qiáng)度3、提高固井質(zhì)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(qiáng)度采用高強(qiáng)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(duì)套管抗擠壓強(qiáng)度的影響①采用高強(qiáng)度套管套管類型壁厚mm內(nèi)徑mm單位長(zhǎng)度重量公斤/米屈服強(qiáng)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(yīng)用高強(qiáng)度P-110使套管抗擠能力得到提高。技術(shù)指標(biāo)：規(guī)格：152.416.90mm（非API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格）鋼級(jí)：TP130TT（非API鋼級(jí)）屈服強(qiáng)度＝896～1150MPa（API套管最高為862MPa）抗拉強(qiáng)度≥970MPa延伸率≥12%抗擠強(qiáng)度≥

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

TP130TT高抗擠套管與API套管對(duì)比TP130TT*152.4×16.9mm②采用厚壁套管壁厚對(duì)套管變形的影響套管的抗載荷能力與鋼材的強(qiáng)度成正比，而與套管的壁厚平方成正比。增加壁厚比增加強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖其內(nèi)層套管可由井口下至地層，也可采用下尾管形式P-110鋼級(jí)雙層組合套管擠毀試驗(yàn)雙層套管的抗擠毀強(qiáng)度至少等于各層套管抗毀強(qiáng)度之和。④改善射孔工藝、減少射孔對(duì)套管抗擠壓強(qiáng)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(duì)比采用60度相位角射孔（一）、套損井的預(yù)防1、套管的合理設(shè)計(jì)2、提高套管的抗擠壓強(qiáng)度3、提高固井質(zhì)量4、防止油層出砂5、防止套管腐蝕3、提高固井質(zhì)量①合理控制水泥返高，保證完井施工質(zhì)量

②振動(dòng)固井技術(shù)③加強(qiáng)固井質(zhì)量的檢測(cè)①合理控制水泥返高，保證完井施工質(zhì)量②

、振動(dòng)固井技術(shù)就是在固井過程中用機(jī)械振動(dòng)、液壓脈沖、水力沖擊等手段，來改善固井質(zhì)量的一項(xiàng)新技術(shù)。對(duì)于封固好的井段，試驗(yàn)井比叢式井提高了76%，比對(duì)比井提高了116%。從美國(guó)引進(jìn)的CS400測(cè)井系統(tǒng)的特色測(cè)井項(xiàng)目之一。扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井（SBT）主要用途：檢查固井質(zhì)量檢查管外竄槽技術(shù)參數(shù)：耐溫:175℃耐壓:137MPa儀器長(zhǎng)度：123in儀器直徑：2.75in儀器測(cè)量范圍：4.5in～9.5in精確度:±5°縱向分辯率：0.5ft主要特點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果不受井內(nèi)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(cè)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(qiáng)固井質(zhì)量的檢測(cè)（一）、套損井的預(yù)防1、套管的合理設(shè)計(jì)2、提高套管的抗擠壓強(qiáng)度3、提高固井質(zhì)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(xué)防砂、機(jī)械防砂和復(fù)合材料防砂。應(yīng)結(jié)合地層砂粒徑中值、油層物性、原油性質(zhì)、邊底水距離、開采工藝、生產(chǎn)參數(shù)等，選擇適當(dāng)?shù)姆郎胺绞??；瘜W(xué)砂防砂管柱示意圖人工井底化學(xué)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(hào)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(yù)防1、套管的合理設(shè)計(jì)2、提高套管的抗擠壓強(qiáng)度3、提高固井質(zhì)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(xué)防腐化學(xué)防腐電化學(xué)防腐采用陰極保護(hù)

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(duì)套管的腐蝕，一般發(fā)生在內(nèi)壁上②化學(xué)防腐b、使用抑菌殺菌劑回注污水中含有細(xì)菌、油井產(chǎn)出液含有不少細(xì)菌，其腐蝕以鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌為主。在溫度較適宜（40～60℃），且氧氣有補(bǔ)充情況下。

表現(xiàn)為內(nèi)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(hù)液環(huán)空保護(hù)液加入示意圖特點(diǎn)：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(hù)技術(shù)二、國(guó)內(nèi)外套管損壞防治技術(shù)現(xiàn)狀（一）、套損井的預(yù)防（二）、套損井的檢測(cè)（三）、套損井的治理（二）、套損井的檢測(cè)1、井壁超聲成像測(cè)井2、電磁探傷測(cè)井3、40臂井徑測(cè)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(hào)到達(dá)時(shí)差檢測(cè)套管破裂、彎曲變形、縮擴(kuò)徑、腐蝕及射孔質(zhì)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(cè)井技術(shù)1、井壁超聲成像測(cè)井991.25采取超聲波流量計(jì)點(diǎn)測(cè)技術(shù)確定漏失井段與連續(xù)測(cè)試技術(shù)確定漏失點(diǎn)相結(jié)合的方法，精確確定套管漏失點(diǎn)的深度。1100米800米②超聲波流量計(jì)驗(yàn)漏技術(shù)主要用于：檢測(cè)套管內(nèi)徑檢查射孔情況探測(cè)油氣井第一界面的固井質(zhì)量評(píng)價(jià)套管腐蝕、破損、變形的程度測(cè)量井徑范圍：51/2in～95/8in鋼套管儀器耐溫：175oC儀器耐壓：100MPa測(cè)量條件：井液為清水或稀原油（不含氣泡）推薦測(cè)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(zhuǎn)式超聲成像測(cè)井系統(tǒng)2、電磁探傷測(cè)井EMD-TM-42E型電磁探傷測(cè)井儀用途：檢測(cè)油管和套管的厚度、腐蝕、變形準(zhǔn)確指示井下管柱結(jié)構(gòu)、工具位置探測(cè)套管以外的鐵磁性物質(zhì)上扶正器伽馬探頭下扶正器井溫探頭長(zhǎng)軸探頭A橫向探頭B短軸探頭C技術(shù)指標(biāo)：長(zhǎng)度：2100mm外徑：42mm耐溫：120oC耐壓：60MPa適應(yīng)管柱直徑：

62～324mm適應(yīng)管柱厚度：

3～

12mm測(cè)量精度：?jiǎn)翁?.5mm，雙套內(nèi)管0.5mm，外管1.5mm縱向裂縫分辨率：內(nèi)層管柱75mm；外層管柱200mm橫向裂縫分辨率：管柱周長(zhǎng)的1/3（內(nèi)層管柱）技術(shù)指標(biāo)：外徑：92mm耐溫：175oC耐壓：137.9MPa適應(yīng)的套管范圍：92.2mm～179.3mm測(cè)量精度：+/-0.010in（+/-0.25mm）主要作用：測(cè)量套管內(nèi)徑大小與橢圓度檢查套管變形、斷裂、孔洞以及內(nèi)腐蝕情況.檢查射孔位置對(duì)套管的某一段進(jìn)行精細(xì)解釋分析.3、40臂井徑測(cè)井儀二、國(guó)內(nèi)外套管損壞防治技術(shù)現(xiàn)狀（一）、套損井的預(yù)防（二）、套損井的檢測(cè)（三）、套損井的治理（三）、套損井的治理1、取套換套工藝技術(shù)2、打通道下小套管技術(shù)3、套管縮徑整形技術(shù)4、套管補(bǔ)貼5、51/2in套管開窗側(cè)鉆工藝技術(shù)6、小通徑套損井整形擴(kuò)徑技術(shù)1、取套換套工藝技術(shù)

驗(yàn)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(duì)扣短節(jié)緊扣試壓完井套管對(duì)扣對(duì)接目前的取套換套技術(shù)水平在裸眼內(nèi)換套深度達(dá)到974m，裸眼內(nèi)套銑深度達(dá)到1009m，技術(shù)套管內(nèi)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(shù)

用于套管破漏、腐蝕、錯(cuò)斷等損壞嚴(yán)重，且損壞井段長(zhǎng)，一般修套技術(shù)難以進(jìn)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(jié)后鉆塞。機(jī)械整形示意圖3、套管縮徑整形技術(shù)對(duì)于套管彎曲變形不大--采用機(jī)械整形套管變形量超過內(nèi)徑12%--采用爆炸整形爆炸整形示意圖液壓套管補(bǔ)貼4、套管補(bǔ)貼

通過液壓擠漲方式將膨脹管補(bǔ)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(bǔ)貼長(zhǎng)度：一次10-20m補(bǔ)貼內(nèi)徑損失：18-21mm技術(shù)水平斜向器開窗在套損段適當(dāng)位置應(yīng)用特殊的工具和工藝，在油層套管側(cè)面某一特定深度開窗形成通向油層的必要通道，側(cè)鉆出一定的距離形成新的井眼，使油、水井恢復(fù)生產(chǎn)。5、51/2in套管開窗側(cè)鉆工藝技術(shù)是大慶油田針對(duì)近幾年來小通徑套管損壞井不斷增加的實(shí)際情況，研究開發(fā)的一種新的修復(fù)工藝技術(shù)。6、非坍塌型小通徑套損井整形擴(kuò)徑技術(shù)通過新研制的偏心脹管器、探針式銑錐、活動(dòng)式導(dǎo)引磨鞋、復(fù)式磨銑筒、滾珠整形器、頓擊器、鉆壓控制器、滾動(dòng)扶正器和活動(dòng)軸節(jié)等工具的組合使用，形成配套的組合鉆具，對(duì)小通徑套管損壞井段進(jìn)行分步處理，使其恢復(fù)原有通徑。它主要用于損壞通徑Ф45mm～Ф90mm的