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浅析注水井套损原因及预防治理

摘要:由于注水井套管的工作环境不断恶化,所受的负载不断增加,造成套管出现不同程度的损坏。为此通过套管缩径变形及套管漏失损害等机理分析,找出预防治理泥岩层套管变形和防止上部套管腐蚀漏失的方法,防止或减少高压注水井的套管损坏,为低渗透油田正常的注水开发提供坚实的基础。

 
关键词:套管;注水;腐蚀
  
  1、引言
  
  对于低渗透油田一般采用高压注水的开发方式,高压注水开发虽取得了明显的经济效益,但也使注水井套管的工作环境不断恶化,套管所受的负载不断增加,造成套管出现不同程度的变径甚至破裂,部分井还出现了浅层套管漏失窜槽的情况。为此迫切需要找出引起这些油田套管损坏的主要原因,并采取相应的措施,防止或减少高压注水井的套管损坏,这对今后低渗透油田正常的注水开发具有着重要意义。
  
  2、高压注水井套管损坏特征
  
  低渗透油田高压注水井套管损坏以套管漏失、缩径变形为主,变形严重的发生破裂现象。经统计,86.2%的套管损坏井套损出现的时间一般在转注后5年以内。 套管漏失主要发生在套管上部未固井井段,缩径变形主要位于射孔部位附近的夹层及射孔井段,且缩径变形水井注水压力一般都比较高,射孔部位出现套管变形的注水井大都存在出砂情况。
  
  3、高压注水井套管损坏原因分析
  
  对套管损坏问题,国内外不少学者进行了多方面研究,主要有以下观点:地质因素:主要包括构造应力、层间滑动、蠕变、注水后引起地应力变化等;钻井因素:主要包括井眼质量、套管层次与壁厚组合、管材选取和管体质量;腐蚀因素:主要有高矿化度的地层水、硫酸还原菌、硫化氢和电化学腐蚀等;操作因素:主要有下套管时损坏套管、作业磨损、高压作业、掏空射孔等。
  3.1套管缩径变形损坏机理分析
  3.1.1泥岩段套管损坏机理
  注水诱发泥岩段套管损坏的基本原因是:注入水进入泥岩层,改变了泥岩的力学性质和应力状态,从而使泥岩产生位移和变形,挤压造成套管损坏。
  油水井完井一段时间内,套管通过水泥环与地层紧紧结合为一体,套管不受地应力作用,仅承受管外水泥浆柱压力。这对于一般按水泥浆柱设计下入的套管,不会发生套变。
  但油田注水开发后,情况发生了变化。当注入水进入砂岩层时,水在孔隙中渗流,岩石骨架没有软化,地应力作用也没有变化。当注水井在接近或超过地层破裂压力注水时,大量高压水便窜入泥岩隔层、地层界面引起地质、地层因素变化,对套管产生破坏力。不平稳注水使地层经常性张合,导致套管周围的水泥环松动、破裂,注入水得以沿破裂的水泥环窜至泥岩层,使注入水与损坏段外泥岩充分接触。
  由于地下岩层非均匀地应力存在,当注入水进入泥岩层,破坏了其原始的含水状态,使泥岩层出现侵水软化,产生了蠕变变形,从而在套管周围形成了随时间而增大的类似椭圆型的径向分布非均匀外载,要忽略水泥环的作用时,这种载荷在最大地应力方向将超过该深处的最大主地应力值,而在最小地应力方向低于该深处的最小地应力值。
  3.1.2砂岩段套管损坏分析
  高压注水时,如油层物性差,油水井间连通性不好,就会在油层附近蹩起高压。蹩压作用使岩石骨架膨胀,吸水层厚度增加,引起砂岩层局部发生垂向膨胀。
  在实际注水井中,由于射孔井段一般都是砂岩和泥岩的混层,注入水进入地层后,引起砂岩垂向膨胀,降低了套管的抗挤毁强度,在泥岩蠕变引起的径向挤压载荷的作用下,套管发生变形损坏。
  3.2套管漏失损害机理分析
  套管漏失主要发生在套管固井水泥返高界面以上。据调查,引起井下套管腐蚀的因素很多,通过对低渗油田注入水常规离子化验资料及水质指标监测结果进行分析发现,污水回注区引起腐蚀的主要因素是水中的溶解氧(在0.05-0.40 mg/l,超标2-8倍)、硫酸盐还原菌SRB(25-1100个/ ml)及高矿化度(30000 mg/l以上)等。各种因素下的腐蚀率又受到温度、PH值、水流速等外部条件的影响。另据有关报道油层采出水中较高的H2S也是造成套管腐蚀的主要因素。
  通常情况下,油套环空长期处于封闭状态,因此起腐蚀作用的主要因素将是SRB菌及H2S气体。
 4、 预防治理套损井的几点认识
  
  4.1预防治理泥岩层套管变形
  4.1.1防止注入水窜入软弱夹层
  a注入压力限制在地层微裂缝以下
  注入压力应以满足注水量,防止套管损坏为合理注入压力。如果这两项发生矛盾时,应以后者来确定,注水量则通过调整注采井网,增加注水井数来满足。在生产中,注水、压井时,井底

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