地层出砂对套损的影响机理浅析
浅谈油井出砂及套管破损间关系
浅谈油井出砂及套管破损间关系
油井出砂是指在油井钻井或生产过程中，地层中的岩石颗粒进入井筒，并随着油、气
或水一起流出井口的现象。
而套管破损是指油井套管因受到外部力量或内部压力过大而出
现破裂、破损、变形等现象。
油井出砂与套管破损之间存在着密切的关系，下面将对其关
系进行浅谈。
油井出砂是导致套管破损的主要原因之一。
当井筒中的地层出现出砂现象时，大量的
岩屑和砂砾颗粒会随着流体一起流入井筒，并在流体的推动下不断移动和磨蚀井壁及套管。
这种磨蚀作用会导致套管的疲劳破裂、磨损加剧和变形等现象，进而造成套管的破损。
套管破损也会导致油井出砂的加剧。
当套管受到外部力量或内部压力过大而发生破裂
或变形时，岩屑和砂砾颗粒有可能会通过破裂的套管穿透到井筒内，进而带入井口，导致
油井出砂的现象加剧。
在套管破损的区域，也会造成地层的破碎和变形，从而进一步促使
地层中的岩屑和砂砾颗粒进入井筒并流出井口，增加油井出砂的程度。
油井出砂和套管破损都与地层的岩性、井筒完整性等因素密切相关。
地层中的不稳定
岩层、裂缝和孔隙等都是造成油井出砂和套管破损的主要因素之一。
对于这些地层，选择
适当的套管和完善的固井工艺，能够有效地减轻地层破碎和破坏，从而降低油井出砂和套
管破损的风险。
油井的井筒完整性也是关乎油井出砂和套管破损的重要因素之一。
如果井
筒存在开裂、磨损和腐蚀等情况，会导致岩屑和砂砾颗粒更容易进入井筒，并对套管造成
磨蚀和破坏，进而加剧油井出砂和套管破损的程度。
浅谈油井出砂及套管破损间关系
浅谈油井出砂及套管破损间关系摘要：油田开发中后期（中高含水期），出砂是普遍存在的现象，储层胶结强度低是导致砂砾岩油藏出砂的根本因素，出砂严重导致套损井增多，套损井会增加井下作业难度和作业成本，本文重点阐述油井出砂与套管破损之间的关系。
关键词：出砂；套管破损；油井前言出砂是油田开发过程中由于储层胶结疏松、强度低、流体的冲刷等因素而导致射孔孔道附近或井底地带砂砾岩层结构被破坏，使得砂粒随流体从油层中运移出砂的现象。
油井的生产的中后期（中高含水期）出砂是目前油藏普遍存在的现象。
中高含水期的油井生产依靠大排液量来稳定产油量，大排液量生产会引起地层压力迅速降低，使油层岩石承受很大的上覆岩层压力，对地层岩石的冲刷力也大，同时，对地层岩石的前结物也有破坏作用。
因此，泥质胶结地层高含水期的生产出砂是必然的。
某油田距今开采近40年，油层条件已发生很大变化，许多区块油层已不同程度水淹。
目前，由于出砂和套管破损等问题制约了油田正常开发，也带来了一系列工艺难题，有待于解决。
1套管破损是区块面临的主要问题油井套管破损位置分布图如下所示，从表中可以看出两个区块油井油层上部套损井次最多，占套损井比例分别为65.1%和65%。
2泥岩层发育是造成套管破损的主要因素J45兴XX砂层为泥岩和泥质粉砂岩为主，基本为非储层，层间隔层厚度平均为2～18m，克上下间隔间12～28m，主要为泥岩及泥质粉砂岩。
六中区S6之上顶部是R5泥岩段，厚度为5～30m，层间隔层厚度为0.3～2.7m，为泥岩和粉砂质泥岩。
从测井曲线上也可以看出两个区块油井油层上部泥岩层段比较发育。
在注水开发过程中，泥岩浸水蠕变膨胀挤压套管导致套管损坏。
因泥岩层发育造成套损井比例分别为，J45块占87.6%，J16块占95.6%。
并且变形位置泥质含量高，均大于25%，甚至达到80%以上。
2.1J16块地层变化状况J16块油井套管破损井主要集中在J16块中东部，占油层上部井次的64.3%。
浅谈油井出砂及套管破损间关系
浅谈油井出砂及套管破损间关系【摘要】油井出砂是油田开发过程中常见的问题，套管破损与油井出砂密切相关。
油井出砂的原因主要包括地层压力、流体粘度、钻井液性质等因素。
套管破损会导致油井出砂，影响油井产量和安全运营。
为预防套管破损导致油井出砂，需加强套管的检测和维护工作，选择合适的材料和施工工艺。
解决油井出砂问题可以采取物理清理、化学处理等方式，保证油井产量和稳定性。
套管破损是油井出砂的重要原因，维护套管完整性对防止油井出砂至关重要。
加强对套管破损的管理和维护，对提高油井开发效率和保障运行安全具有重要意义。
【关键词】油井出砂、套管破损、关系、影响、预防、解决、完整性、重要、维护、研究、意义、原因、结论1. 引言1.1 研究背景在油田开发过程中，油井出砂和套管破损一直是影响油田生产效率和安全稳定的重要问题。
油井出砂是指在油井生产过程中，地层中的沙颗粒随着油水一起进入油井，造成管内沙淤等问题，严重影响了油井的生产效率和油藏开发利用率。
而套管是油井井筒周围用于保护井眼的金属管道，套管破损会直接影响油井的安全和稳定性。
研究油井出砂及套管破损之间的关系，对于提高油井开发效率、降低生产成本、保障油田生产安全具有重要意义。
在现实生产过程中，油井出砂和套管破损的关系复杂多样，研究人员在实践中不断探索其内在联系。
在这种背景下，深入分析套管破损与油井出砂之间的关系，探讨套管破损对油井出砂的影响以及如何预防和解决这些问题，对于提高油井安全稳定生产、延长油田寿命具有重要意义。
中对于油井出砂及套管破损的研究迫切需要深入探索，以期为油井开发和生产提供更为科学和实用的技术支持。
1.2 研究意义石油工业是国民经济中一个重要的支柱产业，油井作为油田开发的关键设施，其运行稳定与否直接影响着产油效率和经济效益。
油井出砂是油井运行中常见的问题之一，不仅会严重影响油井的正常生产，还会导致设备受损，增加维护成本，甚至造成环境污染和安全事故。
套管破损作为油井出砂的一个重要原因，加剧了油井出砂问题的严重性。
地层出砂及射孔对套管屈曲损坏的影响分析
出砂 引起套 管 临界 屈 曲载荷 的影响 ，从 而确定 合 理 的射 孔参 数 ，提 高 套 管 临界 屈 曲载 荷 ，为 预 防 出砂 引起 的套管 屈 曲损坏提 供理论 支撑 。计算 结 果表 明 ，在 出砂严 重 的地层 ，应 选 择 合理 的射孔 孔 密和相位 ，避 免选 用相位 １０ 射孔 。如果 出于产 能考 虑 ，必须 要采 用 １０ 相位 射 孔 ，射孔 孔 密 ８。 ８。
１ 套管屈 曲损坏 有 限元力 学模型
１ １ 建 立 模 型 ．
步 被掏空 ，从 而使套 管失 去侧 向约束 力 ，原来 作用
在地 层上 的上覆 地层 重力转 移 到套管 轴 向上 ，从 而
根 据 出砂套 损 机 理 分 析 ，应 用 Ａ Ｓ Ｓ软 件建 ＮＹ 立 了如 图 １ 示 的套管 屈 曲力 学模 型 ，模 型 为实体 所 仿 真 模 型 。套 管 外 径 Ｄ 为 １９ ７ ｍｍ，壁 厚 ｔ为 ３ ． ７７ ． ２ｍｍ，套管 长度 为 ２ｍ （ 虑细长 结构 ） 考 。 射孔 采用射 孔 作 业 中 常用 的 ６ 、９ ０ ０和 １０ 相 ８。 位 ，孔 密 为 ０ １ 、２ 、２ 、３ 、４ 、５ 和 ６ 、 ６ ２ ８ ６ ４ ４ ２ 孔／ ｍ，共建 立 了 ２ ２个模 型。 图 １为 ６ 。 位 模 型 ， ０相 右 图为剖面视 图 ，射孔 孔径为 １ ｍ。 ２ｍ
使得 套管轴 向上 的载 荷增加 ，当超过 此段套 管 临界
屈 曲 载 荷 后 ， 套 管 发 生 屈 曲 ， 即 套 管 弯 曲 损
坏 一 。
在 结构 的屈 曲 理 论 中 ，细 长 构 件 （ 细 长 套 如 管 ）在 轴 向载 荷 的作 用 下 具 有 屈 曲 的性 质 ，即 结 构失稳 。当作用在 构件 上 的载荷 相 当小 的时候 ，载
油水井出砂对套管损坏的影响机理研究
内蒙 古石 油化 工
２ ０ １ ３ 年第 ３ 期
油 水 井 出砂 对 套 管 损坏 的影 响 机理 研 究
赵 洪 涛 ， 许 秀平 ， 李 民阳 ， 王 树 学 ， 姚 周 ， 徐 伟
（ １ ． 中 原 油 田采 油 一 厂 ， 河南 濮 阳 ４ ５ ７ １ ７ １ ； ２ ． 中 原 油 田 天然 气 产 销 厂 ； 河南 濮 阳 ４ ５ ７ １ ６ ２ ）
摘 要 ： 东濮 凹 陷文 中油 田投入 开发 以来 ， 随 着 出砂 的加剧 和地 层 压 力变化 ， 套损 井逐年增 加 ， 套 管
的损 坏严 重 影 响采 油 井正 常 生产 及措 施 实施 ， 目前 已经成 为 了文 中油 田各 个 油藏 开发 管理 区块后 续 开 发和 治理 所必 须亟待 解决 的难 题 。本 文主要 根据 井下工具 的 受力状 态进 行疏 松砂 岩 地层 出砂 因素对 套 管损 坏机 理探 讨 ， 以 东濮 凹 陷文 中油 田历年 井况大调 查套 管损 坏 资料 为依 据 ， 在 对 出砂 油井套 管损坏 形 态、 层 位 与射孔 状 况 、 岩 石性 质 等 因素进 行 综合分 析基 础上 ， 对疏 松砂 岩 出砂 、 上覆 岩层 坍塌 等 主要 方 面 导致 的套 管 受力 变形进 行研 究 ． 为探 讨 及 防治措施 提供依 据 。
关键词： 复 杂 断块 ； 文 中油 田； 油层 出砂 ； 上覆 岩层 ； 套 管损坏 中 图分类 号 ： ＴＥ ３ ５ ８ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ６ －７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ３ 一Ｏ ０ １ Ｏ 一０ ２
东 濮 凹 陷文 中油 田为 典 型陆 相 沉 积 复杂 断块 ．
浅谈油井出砂及套管破损间关系
浅谈油井出砂及套管破损间关系油井出砂及套管破损是油田开发及生产中常见的问题，它们之间存在着密切的关系。
油井出砂是指原油中含有大量杂质，如黏土、细砂等颗粒物，这些颗粒物在原油的流动过程中容易沉积在管道及井下设备中，导致设备堵塞及磨损，甚至引起套管破损。
而套管破损则可能加剧油井出砂问题，造成油田生产受阻。
我们来了解一下油井出砂的原因。
油井出砂主要是由于岩石结构不稳定、地层渗透性大、地层产能高等因素引起的。
在采油过程中，地层中的原油与含有颗粒物的地层水混合后，原油中的颗粒物在流动过程中容易沉淀在管道及井下设备中，形成固体颗粒物的沉淀。
这些沉积物会引起管道堵塞、设备磨损，并且在套管中沉积形成砂柱，影响后期的开发及生产。
油井出砂还会导致套管破损。
油井出砂问题严重的情况下，砂粒进入套管及井筒中，随着原油的流动，会在套管及井下设备的内壁上造成磨损，导致套管及井下设备的破损。
套管破损不仅会影响油田的生产效率，还会给油田的设备造成严重的损坏。
砂粒还可能引起套管腐蚀，加速套管的老化。
油井出砂及套管破损之间的关系还体现在解决问题的方法上。
针对油井出砂问题，通常会采用在井口套管上安装过滤器等方法来减少砂的进入，或者进行压裂改造以增加地层渗透性，减少砂的储集。
而对于套管破损问题，可采用更换套管、加装防砂套管等方法防止砂粒的进入，另外还可采用注水、注聚等方法来固化地层，减少砂的输送。
油井出砂及套管破损之间存在着密切的关系，油井出砂是导致套管破损的主要原因之一。
油田开发及生产中需要对油井出砂问题高度重视，加强对砂的监测及管理，采取合适的措施来减少砂的沉积及运输，防止套管的破损，确保油田的正常生产。
浅谈油井出砂及套管破损间关系
浅谈油井出砂及套管破损间关系油井出砂及套管破损是油田开发中常见的问题，其关系紧密。
油井出砂主要指井筒中储存的天然砂岩颗粒随着井涌或油气开采而进入井口，通常是由沉积物运移、岩层脆性及油层压力等因素造成的。
而套管破损则指井筒中的钢管被沉积物、地震等危害而造成的损坏，降低了油井的产能和效率。
油井出砂会引起套管破损的主要原因是沙层间隙会随着油井的开采而不断扩大，使砂岩颗粒往往会钻过套管壁的间隙，加剧了套管的磨损和腐蚀。
另外，沙粒会磨损套管壁，使其变得更薄弱，从而加速套管壁的破损。
与此同时，套管破损也可能导致油井出砂。
当套管破损后，随着油井的开采，地层中的高压油水会进入套管破损处，导致地层压抑失衡并引起沙粒的运移。
此外，套管破损还会导致井底压力降低，使被压制的天然气和油液突然释放，沙粒则会随之迅速下沉到套管底部。
为了保障油田开发的安全和高效性，需要采取一系列措施来控制油井出砂和套管破损。
在油井出砂方面，可以采用套管防砂器等技术，将砂岩颗粒隔离在套管内，防止其进入井口。
而在套管破损方面，则需要采用防腐蚀材料和增加套管的厚度等措施来加强套管的抗压能力，防止随着油井的开采而意外破损。
另外，在开采油井时，还应该根据沙层结构和油气压力等因素，控制井灌和井压等操作，减少沙粒进入井口和套管的机会，以降低油井出砂和套管破损的风险。
综上所述，油井出砂和套管破损之间存在着紧密的关系。
沙层间隙的扩大会加剧套管的磨损和腐蚀，从而导致套管破损；而套管破损的同时，也会引发沙粒的运移和油井出砂。
为了保障油田的安全和高效性，需要采取一系列措施来控制油井出砂和套管破损。
油层出砂引起采油套管损坏的力学分析
ｖ ｎ ａ ｉ ａ ｇ ． ｅ ｔｃｓ ｄ ｍａ ｅ ｇ ｎ Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｎ ｒ ｄ ｃｉｎ；ｃ ｓ ｇ ｄ ｍ ａ ｅ ａ ｉｙ ａ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ｏ ｕ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ：， ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ ａ ｏ ａ ｉ ａ ｇ ；ｃ ｖ ｔ ；ｓ ｎ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ｖ ｌ ｎ ｍ ：ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｎ ｌｓｓ ｃ ａ ｉａ ａ ａｙ ｉ
Hale Waihona Puke 文 章 编 号 ：６ ３５ ０ （０ ６ ０ —０ ３０ １７ —０ ５ ２０ ） ５０ ５ —４
油层 出砂 引起采油套管损坏 的力学 分析
赵 洪 山，管志』
（ 中国石油大学 石 油工程 学院， 东 东营 ２ ７ ６ ） 山 ５ ０ １
摘 要： 基于普 氏 自然平衡拱理论 ， 并考虑套管 与地 层的相互作用 ， 空洞 的形 态进行 了分析 ， 出出砂 空洞 的顶 部压 对 得 力拱形状 为抛 物线 ， 出了油 层出砂形成空洞后 淘空段 套管 所受 轴 向力 的计算公 式 。将套 管损坏 近似 看成两 端 固 给 定压杆 的失稳 弯曲 ， 建立 了套 管失稳破 坏与出砂量之 间的关系 ， 并分析 了不 同的钢 级和壁 厚对套 管发 生失稳破 坏时 出砂量 的影 响 ， 指出对于 出砂严 重的油 田， 油层 段应尽 量使用 高强度 、 其 大壁厚 的套 管。该研 究不但 有 助于严 重出 砂油 田的套管设计 ， 而且在实 际生产中还可 以通 过监测 出砂 量来判 断套 管是否 已发生 损坏 ， 而保证 采取 及 时、 从 有 效 的防砂方 法 ， 达到防止套 管损坏 的 目的 。 关键 词 ： 油层 出砂 ；套管损坏 ；空洞 ；出砂量 ； 力学分析
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
地层出砂对套损的影响机理浅析
【摘要】随着油田进入高含水期而采用大排量提液后，套损井逐年增多。
这是因为加大采液强度后，在较大生产压差条件下开采，井底油层产生较大激动，结构易被破坏而引起油层严重出砂。
【关键词】复杂断块；文中油田；油层出砂；上覆岩层；套管损坏
东濮凹陷文中油田为典型陆相沉积复杂断块，主力开发层系为ES2下、ES3上和ES3。
其中ES2下属于河流相沉积，油层埋藏较浅（1900-2530米），成岩作用差，胶结疏松，泥质含量较多（6-11%），渗透率高，易出砂。
该油田投入开发以来，随着出砂的加剧和地层压力变化，套损井逐年增加，对典型的143口套损井统计，其中84口井为弯曲破坏，占58.7%，31口井为套管变形，占21.7%，还有22口为套管错断，占15.4%，其它损坏情况的占4.2%；套管的损坏严重影响采油井正常生产及措施实施。
本文主要根据井下工具的受力状态进行疏松砂岩地层出砂因素对套管损坏机理探讨。
1 开发因素变化对油层出砂的影响
1.1 采液强度对油层出砂的影响
随着油田进入高含水期而采用大排量提液后，套损井逐年增多。
这是因为加大采液强度后，在较大生产压差条件下开采，井底油层产生较大激动，结构易被破坏而引起油层严重出砂[1]。
1.2 注水压力对油层出砂的影响
从文中油田开发历史看，随着井口注水压力较大幅度的提高，套损速度随之增加。
注入压力从注水开发初期的25.6MPa提高到28.5MPa，其中六年内油井年套损井数从初期的17口增到62口，说明在井口注入压力高于合理极限注水压力的状态下开发，因压差变化大，损坏胶结疏松地层的结构，加剧油层出砂，改变套管的受力，引起套管的变形和破坏[2-5]。
2 油井出砂时的套管受力分析
2.1 岩层骨架失去支撑作用加给套管的轴向力
2.1.1 套管、水泥环与上覆夹层固结良好的情况下
砂层骨架失去支撑作用时，上覆岩压对砂层的压缩使砂层发生变形，砂层顶部若产生一沉陷Δ，上覆夹层相应产生向下位移，当套管、水泥环与上覆夹层固结良好，无滑动，砂层段套管将产生一压缩变形或造成侧向失稳。
附加给套管的轴向力及破坏情况则取决于套管的材料、截面尺寸以及砂层厚度和变形量（极限
量即为沉陷Δ）。
在已破坏骨架的砂层区域内，如忽略水平地应力及砂层中流体的作用，把问题简化为半空间体受重力及均匀分布压力的情况。
顶部沉陷：
2.1.2 当套管及上覆岩压有滑动时
砂层发生垂向变形，套管与上覆岩层之间有滑动时，岩层通过摩擦对套管施加力，作用于上覆夹层段套管及水泥环上的摩擦力
2.2 出砂形成空洞时套管的受力与变形分析
2.2.1 出砂空洞形态分析
当油层出砂时，液流把地层砂带出，骨架砂需要承受较大的载荷，即有效应力增加，可能导致砂层骨架破坏。
遭到破坏的砂层，远处的砂粒会不断地补充到井筒周围。
若设砂岩地层骨架仅在油井周围区域被破坏，而在此区域以外的砂粒流入到井筒周围的比较少。
随着出砂量的增多，井筒周围地层砂不断产出，加剧地下亏空，逐渐形成空洞。
空洞上方岩石、疏松砂层由于缺乏支撑而塌落，当塌落到一定程度后，岩体进入新的平衡状态，形成一自然拱。
拱的形状、拱高、跨度与岩石的特性和砂层骨架破坏区域的大小有关。
当空洞达到一定、尺寸后，拱的参数与出砂量无关，岩体进入新的平衡状态，油井可能继续出砂，砂子来源于空洞中、下部，如地层砂没有补充过来，随着出砂量的增多，空洞尺寸向下延伸，直至出现如下情况。
这是出砂引起套管弯曲变形最严重的情况。
2.2.2 砂层段套管周围全部掏空时套管的受力与变形
套管周围砂岩成为空洞，套管在砂层段外部约束减弱，若忽略井筒周围油、水对套管的约束作用，套管受力有轴向载荷P和套管自重q，套管可能发生失稳破坏。
空洞沿套管轴向贯穿整个疏松砂层段，而套管柱与上下夹层处仍保持固结良好，力学模型近似简化为两端固定约束。
自重的影响近似处理成平均加到两个端点上。
套管失稳破坏的临界压力：
空洞一端在疏松砂岩中，其约束减弱，可简化为铰支座约束；另一端在夹层中，简化为固定端约束。
套管失稳破坏的临界压力：
套管发生失稳破坏取决于两个因素：套管轴向载荷P和出砂形成的空洞高度l，对生产中的实际油井，估算其套管变形长度，计算临界压力与套管可能受到的轴向载荷P相比，以判断是否会发生失稳破坏。
3 几点认识
3.1 用单轴力学模型计算采油井出砂时套管的矢量力学特征，不能解释油田现场许多套损现象，以此作为套管柱设计依据，科学性较低，套管柱使用寿命的得不到可靠保证。
3.2 按三轴应力模型定量研究表明，考虑接箍和水泥环台肩的相互作用，对套管柱进行比较切合实际的受力和变形分析，才能掌握比较先进的注采井套损机理。
3.3 油层和盖层部位套管损坏原因在于油层和盖层处管体应力和恶性局部应力双重作用，及时消除或者加以控制恶性局部应力，套管使用寿命可以大幅度延长。
【参考文献】
[1]陆诗文，刘玲，杨明生，等.复杂断块油田套管损坏机理分析[J].内蒙古石油化工，2008，34（9）.
[2]张清兵，赫娟，任强燕，等.油水井套管损坏的原因及预防措施[J].油气田地面工程，2011，30（2）.。