国内外套管损坏原因综述及防治技术现状

汇报人：甘旭红二零一零年八月国内外套管损坏原因综述与防治技术现状

套管损坏不仅造成油田的注采失衡，而且不同程度地限制了增产措施，影响了套损井区剩余油的挖潜。严重地影响了各油田的正常生产，是目前所面临的重要问题。套损井总数占投产井数的百分数18.6%汇报提纲二、国内外套管损坏防治技术现状三、认识与建议一、国内外套管损坏原因（一）、地质原因（二）、工程原因（-）、地质原因1.泥岩吸水蠕变和膨胀2.油层出砂3.断层进水后，层面滑移4.盐岩层坍塌和塑性流动1、泥岩吸水蠕变和膨胀当温度升高或注入水进入泥岩层,泥岩产生位移、变形和膨胀，增加对套管的外部载荷，当套管的抗压强度低于外部载荷时，套管就会发生损坏。套损点岩性为泥岩占套损井的百分数58.3%油层出砂，在炮眼附近形成空洞或坑道，产生局部应力集中。造成套管损坏。2.油层出砂套损点岩性为砂岩占套损井的百分数81.9%3.断层进水后层面滑移成因：一是断层面进水局部发生滑移，导致断层面上的井套管损坏。二是断层分布的复杂区块易形成异常的高压区，导玫油层部位套管损坏。江汉油区34.5%的套损井发生在有断层的区块4.盐岩蠕变、坍塌和塑性流动盐岩在高温高压下蠕变很高。盐层坍塌也造成套管损。江汉、中原、新疆、青海和华北等油田。江汉油区套损点发生在盐岩层的占套损井总数的18.9%汇报提纲二、国内外套管损坏防治技术现状三、认识与建议一、国内外套管损坏原因（一）、地质原因（二）、工程原因（二）、工程原因1、钻井对套管损坏的影响3、射孔对套管损坏的影响4、注水对套管损坏的影响5、大型增产措施对套管损坏的影响6、腐蚀对套管损坏的影响2、固井质量对套管损坏的影响1、钻井对套管损坏的影响在相同内压与地应力条件下，套管居中与套管偏心时水泥环的有效应力相差15％甚至达一倍。套管偏心有限元计算模型注水泥井眼套管

狗腿“狗腿”引起套管不居中2、固井质量对套管损坏的影响固井质量因素套管与水泥环、水泥环与地层之间胶结不牢固水泥浆窜槽水泥凝固后强度低3、射孔对套管损坏的影响射孔工艺选择不当，会出现管外水泥环破裂，甚至出现套管破裂。套损发生在射孔井段所占套损井总数地层软化时套管所受应力分析红黄表示应力较大4、注水对套管损坏的影响注水压力过高会引起注入水进入泥岩层，导致套管应力明显增大。5、大型增产措施对套管损坏的影响套管类型壁厚mm内径mm单位长度重量公斤/米屈服强度（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套管强度与钢级人工井底封隔器锚定器压裂管柱油层封隔器以下管套容易损坏大型增产措施使油层部位套管压力可达70-100MPa。套管节箍和丝扣部位以及固井质量差的井段很容易产生破裂。6、腐蚀对套管损坏的影响分为：电化学腐蚀化学腐蚀细菌腐蚀结垢腐蚀高矿化度水层对套管造成腐蚀。以穿孔、破裂为主。汇报提纲二、国内外套管损坏防治技术现状三、认识与建议一、国内外套管损坏原因二、国内外套管损坏防治技术现状（一）、套损井的预防（二）、套损井的检测（三）、套损井的治理（一）、套损井的预防1、套管的合理设计2、提高套管的抗挤压强度3、提高固井质量4、防止油层出砂5、防止套管腐蚀1、套管的合理设计采用高抗挤套管对套管柱进行局部强化设计，为防治套管柱在复杂地层段损坏找到了一个经济有效的新途径（一）、套损井的预防1、套管的合理设计2、提高套管的抗挤压强度3、提高固井质量4、防止油层出砂5、防止套管腐蚀2、提高套管的抗挤压强度采用高强度套管采用厚壁套管采用双层组合套管改善射孔工艺、减少射孔对套管抗挤压强度的影响①采用高强度套管套管类型壁厚mm内径mm单位长度重量公斤/米屈服强度（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应用高强度P-110使套管抗挤能力得到提高。技术指标：规格：152.416.90mm（非API标准规格）钢级：TP130TT（非API钢级）屈服强度＝896～1150MPa（API套管最高为862MPa）抗拉强度≥970MPa延伸率≥12%抗挤强度≥

167MPa（API套管最高不过110MPa）扣型：偏梯型扣TP130TT套管的设计与制造技术５1/2″P110×10.54

TP130TT高抗挤套管与API套管对比TP130TT*152.4×16.9mm②采用厚壁套管壁厚对套管变形的影响套管的抗载荷能力与钢材的强度成正比，而与套管的壁厚平方成正比。增加壁厚比增加强度更为有效

③采用双层组合套管油层J55表层套管普通钻井完井井身结构示意图人工井底水泥返高地层油层表层套管第一层油层套管人工井底水泥返高地层第二层油层套管双层组合套管完井井身结构示意图其内层套管可由井口下至地层，也可采用下尾管形式P-110钢级双层组合套管挤毁试验双层套管的抗挤毁强度至少等于各层套管抗毁强度之和。④改善射孔工艺、减少射孔对套管抗挤压强度的影响

采用有枪身射孔枪射孔，不用无枪身射孔枪射孔有枪身射孔枪射孔和无枪身射孔枪套管的变形对比采用60度相位角射孔（一）、套损井的预防1、套管的合理设计2、提高套管的抗挤压强度3、提高固井质量4、防止油层出砂5、防止套管腐蚀3、提高固井质量①合理控制水泥返高，保证完井施工质量

②振动固井技术③加强固井质量的检测①合理控制水泥返高，保证完井施工质量②

、振动固井技术就是在固井过程中用机械振动、液压脉冲、水力冲击等手段，来改善固井质量的一项新技术。对于封固好的井段，试验井比丛式井提高了76%，比对比井提高了116%。从美国引进的CS400测井系统的特色测井项目之一。扇区水泥胶结测井（SBT）主要用途：检查固井质量检查管外窜槽技术参数：耐温:175℃耐压:137MPa仪器长度：123in仪器直径：2.75in仪器测量范围：4.5in～9.5in精确度:±5°纵向分辩率：0.5ft主要特点：测量结果不受井内流体类型或比重的影响地层基本不干扰套管波温度和压力变化影响小可测小到10°的窜槽适用于大直径套管井和水平井等；不受仪器偏心的影响电子线路声波发射器8扇区接收器3英尺接收器5英尺接收器③

、加强固井质量的检测（一）、套损井的预防1、套管的合理设计2、提高套管的抗挤压强度3、提高固井质量4、防止油层出砂5、防止套管腐蚀4、防止油层出砂目前防止油层出砂的方法较多，概括起来主要有化学防砂、机械防砂和复合材料防砂。应结合地层砂粒径中值、油层物性、原油性质、边底水距离、开采工艺、生产参数等，选择适当的防砂方式。化学砂防砂管柱示意图人工井底化学防砂剂防砂管柱水平井砂防砂管柱示意图高压充填工具安全接头油管信号筛管生产筛管扶正器丝堵井底油层高压充填砂防砂管柱示意图（一）、套损井的预防1、套管的合理设计2、提高套管的抗挤压强度3、提高固井质量4、防止油层出砂5、防止套管腐蚀5、防止套管腐蚀电化学防腐化学防腐电化学防腐采用阴极保护

环氧冷缠带加锌牺牲阳极套管防腐a、使用缓蚀剂使用蚀剂可以降低酸化措施对套管的腐蚀，一般发生在内壁上②化学防腐b、使用抑菌杀菌剂回注污水中含有细菌、油井产出液含有不少细菌，其腐蚀以铁细菌和硫酸盐还原菌为主。在温度较适宜（40～60℃），且氧气有补充情况下。

表现为内壁腐蚀N80或TP110油层套管油层J55表层套管人工井底水泥返高地层油管封隔器环空保护液环空保护液加入示意图特点：1、施工方便；2、防腐效果好；3、使用灵活方便；4、套管变形不受影响。C、注水井环空保护技术二、国内外套管损坏防治技术现状（一）、套损井的预防（二）、套损井的检测（三）、套损井的治理（二）、套损井的检测1、井壁超声成像测井2、电磁探伤测井3、40臂井径测井井下超声换能器以垂直于井壁方向发射声波并接收回波，根据回波的幅度和信号到达时差检测套管破裂、弯曲变形、缩扩径、腐蚀及射孔质量等。自然伽玛电子线路上扶正器发射接收探头成像电子线路下扶正器①超声电视测井技术1、井壁超声成像测井991.25采取超声波流量计点测技术确定漏失井段与连续测试技术确定漏失点相结合的方法，精确确定套管漏失点的深度。1100米800米②超声波流量计验漏技术主要用于：检测套管内径检查射孔情况探测油气井第一界面的固井质量评价套管腐蚀、破损、变形的程度测量井径范围：51/2in～95/8in钢套管仪器耐温：175ºC仪器耐压：100MPa测量条件：井液为清水或稀原油（不含气泡）推荐测速：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上扶正器电子线路下扶正器声系换能器③旋转式超声成像测井系统2、电磁探伤测井EMD-TM-42E型电磁探伤测井仪用途：检测油管和套管的厚度、腐蚀、变形准确指示井下管柱结构、工具位置探测套管以外的铁磁性物质上扶正器伽马探头下扶正器井温探头长轴探头A横向探头B短轴探头C技术指标：长度：2100mm外径：42mm耐温：120ºC耐压：60MPa适应管柱直径：

62～324mm适应管柱厚度：

3～

12mm测量精度：单套0.5mm，双套内管0.5mm，外管1.5mm纵向裂缝分辨率：内层管柱75mm；外层管柱200mm横向裂缝分辨率：管柱周长的1/3（内层管柱）技术指标：外径：92mm耐温：175ºC耐压：137.9MPa适应的套管范围：92.2mm～179.3mm测量精度：+/-0.010in（+/-0.25mm）主要作用：测量套管内径大小与椭圆度检查套管变形、断裂、孔洞以及内腐蚀情况.检查射孔位置对套管的某一段进行精细解释分析.3、40臂井径测井仪二、国内外套管损坏防治技术现状（一）、套损井的预防（二）、套损井的检测（三）、套损井的治理（三）、套损井的治理1、取套换套工艺技术2、打通道下小套管技术3、套管缩径整形技术4、套管补贴5、51/2in套管开窗侧钻工艺技术6、小通径套损井整形扩径技术1、取套换套工艺技术

验套确定取套深度倒扣取自由段套管裸眼段套铣切割取套管换套管鱼顶下入新套管+对扣短节紧扣试压完井套管对扣对接目前的取套换套技术水平在裸眼内换套深度达到974m，裸眼内套铣深度达到1009m，技术套管内换套深度为2140m，水泥返高以下换套深度290m。套管加固悬挂器封隔器打通道2、打通道下小套管技术

用于套管破漏、腐蚀、错断等损坏严重，且损坏井段长，一般修套技术难以进行治理的井。

套管双端密封加固：在小套管两端利用封隔器座封于原套管损坏位置。套管悬挂加固：利用套管悬挂装置将小套管下入需加固的井段后座封（或井口悬挂），注水泥加固小套管环空，固结后钻塞。机械整形示意图3、套管缩径整形技术对于套管弯曲变形不大--采用机械整形套管变形量超过内径12%--采用爆炸整形爆炸整形示意图液压套管补贴4、套管补贴

通过液压挤涨方式将膨胀管补贴于套管腐蚀、破裂等套损部位。常用于因腐蚀穿孔、破裂的套损井工作原理补贴长度：一次10-20m补贴内径损失：18-21mm技术水平斜向器开窗在套损段适当位置应用特殊的工具和工艺，在油层套管侧面某一特定深度开窗形成通向油层的必要通道，侧钻出一定的距离形成新的井眼，使油、水井恢复生产。5、51/2in套管开窗侧钻工艺技术是大庆油田针对近几年来小通径套管损坏井不断增加的实际情况，研究开发的一种新的修复工艺技术。6、非坍塌型小通径套损井整形扩径技术通过新研制的偏心胀管器、探针式铣锥、活动式导引磨鞋、复式磨铣筒、滚珠整形器、顿击器、钻压控制器、滚动扶正器和活动轴节等工具的组合使用，形成配套的组合钻具，对小通径套管损坏井段进行分步处理，使其恢复原有通径。它主要用于损坏通径Ф45mm～Ф90mm的