套损机理分析及测试方法研究
套损原因分析方法--国内外主要套损成因机理研究理论(上)
第二章 国内外主要套损成 因机理研究理论
2.4 “高压注水时 高压注水时砂岩垂向形变导致 导致油层部位套损”机理学说 套损” 高压注水时 导致 套损 基于对高压注水时砂岩的垂向形变特征和拉应力作用 下套管强度、性能的理论研究和计算，得出了高压注水时 砂岩层套管损坏的作用机理。在砂岩层段，由于高压注水 引起砂岩垂向膨胀，使套管承受附加拉应力，而附加应力 的增加使得套管抗挤毁强度降低，在平面差异应力作用下 使得套管受到剪切损坏。
孔隙压力变化 流体流动 流体存储空间变化 岩石变形
第二章 国内外主要套损成 因机理研究理论
区块间孔隙压力差异引发成片套损” 2.3 “区块间孔隙压力差异引发成片套损”机理学说 区块间孔隙压力差异引发成片套损 平面上不均衡注水及钻井调整往往造成有的区块处 于高孔隙压力状态、有的区块处于低孔隙压力状态，造 成区域间平面压力差异。高孔隙压力区有效地应力趋于 减小，低孔隙压力区有效地应力趋于减少，从而形成了 较大范围的差异应力场。在水平差异主应力的作用下， 标准层油页岩将发生较大规模滑动而引发套损。大庆萨 中地区共有6个成片套损区，都与区域间地层压力差异过 大有关。
套损原因分析方法
（之国内外主要套损成因机理研究理论） 之国内外主要套损成因机理研究理论）
第二章 国内外主要套损成 因机理研究理论
多年来关于套损方面的机理学说和研 究成果可谓是层出不穷、百家争鸣。国内 外许多油田经过一段时期开发，均出现过 大批油水井套管损坏现象。这里将对有关 国内外有关套损机理或学说进行一番概述。
式中，σ′为有效应力；σ为总应力；p为孔隙压力；c为抗张强度；)tgϕ 为内摩擦系数。
根据莫尔-库仑准则，考虑到孔隙压力的作用，饱和多孔岩石的抗剪强度可用下 式表示：
小修作业对套管损伤机理分析及对策
小修作业对套管损伤机理分析及对策【摘要】结合井下作业小修工艺特点，针对有可能对套管造成损伤的施工工艺进行了原因分析，并提出了相应的对策措施，以最大限度地降低修井作业过程中对套管的损伤。
【关键词】修井作业；套管损伤机理；保护措施油田进入开发后期，套损井日益增多，成为制约油田开发的重要因素。
通过对油田修井作业不同工序对套管损伤的机理分析，并加强预防措施，最大限度的保护套管，延长其使用寿命，对改善和提高油田的开发效果具有重要意义。
1 不同修井作业工况形成套损机理分析1.1高压施工对套管损伤机理分析高压施工对套管造成损伤主要有：高压对承压能力弱的套管造成的损伤，高压注水，注水井油管在长期的注入水腐蚀下，部分已被腐蚀穿孔，注入水会由穿孔的油管通道进入油套环空，套管同样被不同程度的腐蚀。
挤压充填施工时，地面通过防砂车组泵入携砂液，将充填砂挤入地层，因此套管在施工时同样承受高压。
油管在高压施工时刺漏对套管喷射造成的损伤，形成油管刺漏的基本条件是油套产生压差及油管漏失，当以上两个条件形成后，高压携砂液会从油管漏点释放，可能像水力喷砂射孔一样在短时间内击穿套管。
1.2二次射孔对套管的损坏为了提高产能，部分油田采用大枪大弹，大直径射孔孔眼削弱了套管抗拉抗压强度。
再加上腐蚀、高压施工等因素影响，套管的抗拉抗压强度会大幅度降低。
射孔枪在井下是依靠磁定位系统进行定位，一次射孔后射孔孔眼会均布在套管壁上，二次射孔虽然深度能准确的控制，但不能在原有孔眼基础上进行准确布控重复射孔孔眼，使重射孔的孔眼不规则的叠加在原射孔孔眼上，如果是纵向上叠加会导致套管纵向受力的降低，易产生裂缝弯曲；如果是横向上叠加，会导致套管横向受力的降低，易产生错断。
因此重复射孔，对套管的损伤是严重的。
1.3磨铣施工中套损机理分析磨铣碎屑对套管的损伤。
目前使用的磨鞋大圆柱体底面和侧面有过水槽，在底面过水槽间焊满耐磨材料，磨铣施工时耐磨材料在钻压的作用下，吃入并磨碎落物，磨屑随循环液带出地面。
套管损坏讲座
甚至同一根套管不同成分
电解质：高矿化度水
电化学腐蚀主要因素
• 主要是溶解氧、CO2、H2S • 溶解氧：是最突出的套管腐蚀因素，
Fe的腐蚀大部分是由氧和水共同作 用的结果。Fe的腐蚀速度随溶解氧 含量的上升而成直线上升，而且对 铁细菌、 CO2和其它腐蚀因素的腐 蚀有加速作用。
电化学腐蚀造成套管损坏
密封挂片水中的细菌腐蚀分析结果
序号 1 2 3 4 5 6 7
试验天数 0 7 15 21 29 36 42
铁细菌(个/ml) 8.3×10 1.81×04 9.2×105 9.5×106 4.4×106 1.8×107 8.4×106
硫酸还原菌(个/ml) 1.2 5.8 7.5 3.3 2.3 2.4 7.0
890
888
1961 年
1
东北翼
1961 年
849～ 858
841
－
1963 年
2
2793
顶部
1964 年
1160～ 1177
1110
1112
1965 年
1
2042
近顶部
1956 年
930～ 935
1000
1050
1959 年
3
2816
西南翼
1961 年
1154～ 1178
1102
1103
1963 年
• 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。
油田套损井机理分析与预防措施研究
油田套损井机理分析与预防措施研究随着油井使用时间的变长，套损问题对油田产能的影响变得更为突出。
本文对套管损坏机理進行深入的分析，并提出了相应的预防措施。
标签：套管损坏机理;预防措施;工艺技术某油田区块油井套管损坏问题比较严重，直接影响到正常的原油开采，很多油井由于套管损坏而被迫停井，油井和集输管线的维护工作量变多。
特别是储量大、开采效率高的区块出现套管损坏，会给油田企业稳产带来不利影响，需要对套管损坏的机理进行分析，并采取有效预防措施。
1套管损坏机理分析1.1套管材料和固井质量如果套管加工制造过程中存在微缝或者螺纹不符等质量问题，就会使套管的抗剪和抗拉强度变弱，采用该套管的油井经过长时间的原油生产之后，会逐渐出现套管损坏问题。
固井作业过程中没有进行有效的质量控制，导致井眼不规则或井斜问题，采取的水泥浆达不到设计标准，水泥和井壁间没有产生很好地胶结，注水泥之后套管拉伸负载不合理等，都会对套管使用寿命产生影响。
1.2射孔对套管造成的损伤射孔作业引起套管损坏的原因主要有：1）使套管外的水泥环产生破裂，严重情况下使套管产生破裂，尤其是采用无枪身射孔会对套管产生很大的损伤。
2）射孔作业过程中存在着较大的深度误差，特别对加密油井中的薄互层进行射孔时错把隔层泥央、页岩射穿，使得泥页岩受到注水增产措施的影响，使地层应力产生改变而使套管损坏。
3）没有选取合理的射孔密度，会对套管强度产生影响。
1.3出砂对套管产生的损伤在地下储层形成大量的出砂，上部岩层会由于失去支撑而形成垂直方面的变形，如果上部地层压力大于油气储层孔隙压力和结构应力，会把部分地层应力传递到套管，超过套管具备的极限强度时会出现变形和错断问题。
1.4地质因素对套管产生的损伤随着国内很多油田都进入到开采中后期，出现套损的油井数量会不断变多，由于地层水及注入水流通速度的提升，使得地层胶结物质产生水化，使得断层及破碎带变得更为活跃，如果地下储层地质情况不稳定，会使套管受损产生破坏。
套损原因分析及措施-于建玮
套损原因分析及措施于建玮测试十大队摘要：随着油田开发的不断深入，套损已经成为影响油田开发的重要因素。
造成套管变形的原因是多种多样的，搞清造成套损的原因，对于预防套损有十分重要的意义。
前言朝阳沟油田经过多年的开采，油水井普遍存在套管损坏的情况。
在以往工程井测试工作中，发现有些井已经是严重的变形与破损，严重影响油田的正常生产。
本文重点分析套管损坏的原因，并提出几点解决措施。
一、套损检查方法我们在平时测井过程可以通过电磁探伤测井，同位素全井找漏，井径仪测井等测井方法对井下管柱进行检测，检查是否存在套管损坏变形等情况。
图1 电磁探伤测井套管变形实例1、电磁探伤测井可在油水井正常生产情况下，在油管内测量套管的壁厚变化及损坏情况，节省了检查套管情况时起、下油管的作业费用，这一特点使得对油、水井井身结构损坏进行普查成为可能。
如图1中，左图存在厚壁与薄壁之间的转变，而右图中显示的是套管变形或者结垢。
2、同位素五参数组合测井可同时录取五条曲线，该方法同位素示踪曲线、油管内流量和井温资料以及压力异常点可以相互印证，查找有套管外漏情况。
3、多臂井径仪测井是套管检验测井过程中应用最为广泛的。
该仪器是一种接触式测量仪器，即通过仪器的测量臂与套管内壁接触，将套管内壁的变化转为井径测量臂的径向位移，通过井径仪内部的机械设计及传递，变为推杆的垂直位移；差动位移传感器将推杆的垂直位移变化转换成电信号。
如图2中992-995米之间存在套管漏损显示。
图2 多臂井径仪套管漏损成果图二、套损原因造成套管损坏的原因很多,也很复杂,归纳起来主要有地质因素、井身因素、生产因素、腐蚀等,但绝大多数套管损坏是多种因素共同作用的结果。
1、地质原因地壳运动（包括断层、沉降）及各种开采活动造成油藏体积发生变化,使得地应力发生变化,从而在地层中形变性质有明显差异的层面产生应力集中,使地层的构造分层,并产生剪切滑移,导致邻井套管遭受非均匀外挤力而发生挠屈变形,甚至错断。
套管损坏原因分析及防治技术的研究
套管损坏原因分析及防治技术的研究摘要：随着钻井技术的发展，深井、超深井、复杂地层井、含腐蚀介质油气井的开采不断增加，随之而来的是套管的损坏率不断提高，影响了油气井的开采寿命，经分析研究认为套管的损坏原因主要由地质因素、工程技术因素、油气井开发方式等构成，针对不同的套损原因和机理，当前各国钻井界已采用了多种防治措施，通过综合利用这些技术，对延长套管寿命、进行套损修复、增加油气井的开采，均有很大的帮助。
关键词：套管损坏损坏原因机理防治技术一、套管损坏原因1.1变形和挤毁套管的变形和挤毁这两种损坏方式主要是由地质因素造成，油气井随着油气的开采，地层压力迅速释放，特别是油井出砂，使得储集层砂岩疏松，形成空洞，当上部覆盖地层和下部支撑地层的应力向储集层释放时，储集层就可能发生弹性变形和塑性变形，整个地层的应力变化，导致套管受挤压破坏，这种破坏形式在各大油田均有存在。
巨厚盐膏层的蠕变同样会产生套管的变形和挤毁破坏，这种现象在新疆塔河油田、江汉油田等地区普遍存在[2]。
在钻井和开采过程中，随着水分子对盐膏层的侵蚀，盐膏层的压力体系会产生变化，盐膏层发生蠕动变形，这在钻井过程中非常明显，其蠕变速度之快可导致下套管和固井作业的时间不够，在套管下入后，进行固井作业准备期间，盐膏层的蠕动就可能使套管变形。
并且，经验显示盐膏层厚度越大，蠕变速度越快。
1.2 错断套管的错断大多数由地层的断层滑移变形等造成，也可由盐膏层的蠕变造成，其对油气井的危害程度大于套管的变形和挤毁破坏，一旦形成错断，油气井就会报废，无法进行修复。
错断的产生往往在地层倾角较大的地区，由于对油气储层的开采，破环了原始地层的应力平衡，打破了原始地层结构力的相对静止状态，造成地层的蠕动，使地层的上下层面发生相对位移，对穿过地层的套管形成剪切，造成套管错断。
1.3 磨损套管的磨损大多由工程技术因素造成的，磨损方式可以分为纵向磨损和横向磨损。
纵向磨损主要由起下钻具、起下采油管具等施工引起，套管内管柱与套管之间的纵向相对运动造成这种磨损现象；横向磨损主要是由钻柱旋转，与套管之间形成相对转动引起，这些磨损方式在定向井、水平井等斜度较大的井或者是狗腿度严重的井，存在较为严重。
油水井套损检测技术分析与评价
１油 田高含水 、 ） 含二氧化碳等造成的腐蚀 ， 以及注
入 的污水 水质 差造成 的套 管损 坏 ； ２高压 注水 、 ） 泥岩 地 层 膨 胀 ， 引起 应力 的变 化 ， 造 成 的套管 损坏 ； ３套 管质 量 、 ） 钻井 问题 、 作业 不 当等造 成 的套管 损
坏；
象 也在逐 年增 加 。套 管状 况 的好 坏 ， 接影 响油 田开 直
行 测井 ；
（ ） 员 和环境 存 在一定 程 度 的污 染 。 ４人
２ ２ 电磁 探伤 测 井技 术 ．
该 方法 利用 电磁 感 应 原 理 ： 发 射 线 圈 供 一 直 流 给
脉冲， 接受 线 圈记 录 随不 同时 问变化 的感 生 电动 势 ， 当 套（ ） 油 管厚 度变 化 或 存 在 缺 陷 时 ， 应 电动 势 将 发 生 感
石
・
油
仪
器
２１ ０ ０年 ０ ４月
６ ・ ４
Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ ＩＳＲ Ｍ Ｎ Ｓ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｎ Ｔ Ｕ Ｅ Ｔ
・
方 法研 究 ・
油水井套损检测 技术分析 与评价
关 松
（ 庆 油 田测 试 技 术 服 务 分 公 司 黑 龙 江 大 庆 ） 大
摘
要 ：套管由于受外力、 学腐蚀 等 因素的作 用而引起套 管变形 、 坏 、 断等 ， 化 损 错 直接 影响油 田油气产量和 注水效果
第一作者简介 ： 关
松 ， ，９ ２年生 ， 男 １８ 研究生 ，０ ８年 ４月硕 士毕业于大庆石油学院测试计 量技术与仪器专业 。目前在 大庆油 田有限责任公司测 ２０
试技术服务分公司从事 生产测井 的研究工作。邮编 ： ３ １ １ ７１ ６
胜利油田套损井机理研究及治理效果分析
弯曲或错断， 井眼已不是一个畅通的竖直通道或根本没有通道 ； 有的是井外的
地 层岩石 已与井 眼连通 ， 井 眼 内已填满地 层坍 塌物 。 只有 修 出了通道 ， 打捞 、 封 堵、 套 管补 贴 、 下小套 管 固井等 一系列 的 技术才 可实施 。 １ 、 套管 缩径 整形 技术 ： 对 于套管 弯 曲变形 不大 的 ， 可 采用整形 工具如 梨形整形 器 、 辊 子整 形器 、 铣锥进 行机械 整形 工艺修 复 套 管发生 严重 变形 ， 变形量 超 过套管 内径 的１ ２ ％ 时， 可采 用爆炸 整形 工艺 修复 ， 利 用火药 燃爆 瞬间产 生 的巨大 能量 ， 使套管 向外扩 张膨 胀， 使 地应力 在局部 范围 内重新分布 ， 从 而达到修 套 的 目的 。 ２ 、 非坍塌 错 断井打 通道 技术 ： 依靠 钻具 旋转 和加载 到磨 铣工具 上部 的钻具 重景 （ 钻压 ） ， 使 磨铣 工 具在旋转 过程 中侧面 或端面 的硬 质合金 磨铣损坏 的套管 和损坏 部位的岩 石 ， 从 而达 到 套 管损 坏 部 位恢 复 原 有径 向尺 寸 和通 径 的 目的 。 应 用 于通 径 大 于 中 ９ Ｏ ｍ ｍ￣断井段 修复和 机械整 形后套 管损坏部 位的修 整、 取 直 ３ 、 坍塌 错断井 打
工 业 技 术
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Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
胜利 油 田套 损 井 机 理 研 究 及 治 理 效 果 分 析
赵增 勇
（ 胜利 石油 管理 局生 产管 理部 ） ［ 摘 要］ 胜利 油 田经过 五 十多年 的 开发生 产 ， 地 质 条件 变得 更为 复杂 ， 频繁 的油 水 井措施 、 修井 施工 以及井 身结 构 、 完 井 固井质 量 、 套 管材 质 等诸 多 因素 的 影响 ， 使 油水井 套管 技术状 况越来 越差 ， 每 年新增套 管变 形 、 穿孔 、 破裂 、 错 断等 套损井 ｉ ￣ ． ４ ０ ０ ２ １ １ 。 分 析套 管损坏 原 因， 开展 套管 损坏机 理研 究及开展 套 管治理 已经成 为油田开发的一项重要常规工作 中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ９ ５ １ 文献 标识码 ： Ａ 文 章编号 ： １ ０ ０ ９ —９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） １ １ — ０ ０ ７ ２ 一 Ｏ １
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来的经济损 失。 根据 不同井的特性 选择不 同的测 试方法 ， 对解释结果 进 行系统分析 ， 最终判 定套损的位 置和类型 ， 为套损井 的治理提 供可靠依
据பைடு நூலகம்
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Ｆ ， ｒ
管损坏的原因及机理 ， 并对检测套管损坏 情况所应 用到的测井技术与方 法 当管 柱 （ 油套 管） 厚度变化 或存 在缺 陷时， 感 应电动 势 ６ 将发生 变 进行研究， 通过 实例分析找 到具有准确资料及高效益的测井技 术。 化， 通过 分析和计算 ， 在 单、 双层管柱结 构下， 得 到管柱 的壁 厚 ， 可判 断 【 关键 词ｌ套损 ； 测井； 四十臂井径； 电磁探伤 管柱 的裂缝、 腐 蚀和孔洞 。
显著增加 。
④腐蚀 因素引起的套 损机理较 为复杂 ， 其 中常见的４ 种类 型包括 电 化学 腐蚀 ， 化 学腐蚀 ， 细 菌腐 蚀以及 氢脆 ， 而最 为普遍 的便是 电化 学腐
蚀。
纯在 变形现象 。 ②方位四十臂井径 测井
‘ ．
２ 四 十臂 井径 成 像及 电磁 探伤 组合 测 井技 术 ２ ． １ 四十臂井径成像测井技 术 差 距， 且井径成像特征 显示该 井段井径变化 明显 。 传 统的十八臂、 三十六 臂井径测 井技术 在检测套 管变形 、 套 管内径 通 过上 诉分析 可知， 这 两种 资 料综 合均反 映 出Ｂ １ 一 Ｄ５ 一 Ｐ １ ２ ９ 井在
是错 断。 ①井 身因素 主要包括套管结 构不合 理、 套管 缺陷、 井 眼狗腿严重度
图１ Ｂ １ － Ｄ ５ 一 Ｐ １ ２ ９ 井区域位 置圈
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… … … 一 一 ‘ 一 … ～ ～
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１ ， 油 水井套 管 损坏 机 理分 析 影 响油、 水井套管损坏 的原 因比较复 杂， 主要 因素包 括井身因素 、 地 质因素、 工程 因素和腐蚀 等， 这些 因素共同作用于套 管使得套 管所 承 受的 负荷加 剧 。 超 出套管在地 层中的承载 能力进而导致 套管变形 ， 甚 至
是 否发 生变化等方面起着 举足轻 重的作用 ， 但在科 学技 术 Ｅ ｌ 新月异的今 ７ ９ ７ ８ ０ ０ ｍ井段套管存在 变形， 且套管井径 变化较 大。 天， 我们 对多臂井径测 井技 术的要 求与 日 俱增 ， 急需研发 出高精度多臂 ４ ．结 论 ｌ 、 造成油水井套管损坏 的原 因多种多样， 主要 因素包 括井 身因素 、 井径 测 井的新 型技 术来取代 并切超 越传 统技 术 ， 以 适应 目前油 田的发
王 技 术
套损机理分析及测试方法研究
陶甲子 大庆油田测试技术服务分公司第一大队
Ｉ 摘要 ｌ大庆 油田已经进入到 了 高含 水开发生产阶段 ， 为了 达到高产
黑龙江大庆
１ ６ ３ ０ ０ ０
电磁 探伤仪的物理基础是 电磁感应原 理， 即法拉弟 电磁感应 定律 ，
油的 目的我们采取 了注水、 注聚、 压 裂、酸化等措施使得地层 发生错 断， 套 在 绕线螺 线上通直 流脉 冲电， 螺线 管周围便会产生稳定磁场 ， 断开直 流 管在 受地 层 应 力的 变化 下 发生 变形 甚至 是 损 坏 。 套损 井 会 导致 油 井注 采 失 电， 在螺 线管周 围即会 产生一 个与原 磁场方 向相 反的磁场 ， 该磁 场在接 衡， 无法提 高油气采收率 ， 影响油田的稳定生产和 高效运作。 本文阐述 了 套 收 线圈中产生随 时间变化而衰减 的感应电动势 ｅ 。
３ ， 实 例 分析 前言 ３ ． １ Ｂ １ － Ｄ ５ － Ｐ １ ２ ９ 井概 况 目 前， 伴随 着油 田的持 续开发大庆 油田套管损坏 问题严重 ， 如井漏 Ｂ 卜Ｄ ５ 一 Ｐ １ ２ ９ 井是 一 口注聚井 （ 见图１ ） ， 该 井干 １ ９ ９ ５ 年ｌ １ 月投产 ， 和管 外流体 窜槽 问题显 著增加 。 这 些现 象使油 水井不能 按照正 规施 工 射孔井段为９ １ ３ ． ９ － １ ０ ０ ８ ． ７ 米。 连 通的油井有５ 口（ 见图２ ） 。 １ ￣ １ ２ ０ １ ３ 年以 来 方案 进行， 严重 影响 了油 田整 体发展 。 为此 ， 很多学 者开始 从事套 管损 该 井注入情况 发生异 常， 与本地 区实 际地 质状 况不附 ， 计 划开展套损检
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一 一 ，
图２ Ｂ １ － Ｄ ５ － Ｐ １ ２ ９ 井井位 圈
过大 ， 在钻井设计 中造 成套管损坏 、 水泥返高 不够 、 固井质量不合格。 ②地 质因素指地 层的不均 一性 、 油层倾 角、 泥岩 吸水膨胀 、 地 层断
３ ． ２ 套损检测方 法 ①电磁探伤 层沉 降压实、 地 下地 震活动 、 地 应力变化等地 质因素引发油 田套 管受损 严重， 导致 区块 局部套 管损坏甚至出现成 片套管 损坏的现象 。 该 井于２ ０ １ ３ 年５ 月１ ７ Ｅ ｌ 首先 进行 电磁探伤 测井。 从解 释结 果可以看 ③工程 因素是 指油 田开发过 程 中， 特 别试注 水引起层 间矛盾 ， 迫使 出， 电磁探 伤测井 显示 曲线 在７ ９ ７ ８ ０ ０ ｍ井段有异 常， 纵 向长 探头Ａ２ 探 地 层原始压 力发生改变 ， 以及在钻 井过程 中的套管 自 身有质量问题 ， 由 头 出现 曲线 回返 ， 纵 向长探 头Ａ ７ 回返特 征非 常 明显， 同时 纵 向短 探头 于拉伸或者压 缩等因素使套管在 固井过 程中受到损害， 导致 油田套损井 Ｃ ３ 也 出现 了 一定 曲线 异常特 征 探 ， 由Ａ、 ｃ 探 头结 合可 初步 判断 管柱的