第8章-套管的损坏与修复讲解
第三篇 第八章 调剖与堵水
183 第八章 调剖与堵水
海上油气田的开发特征决定了海上油井必须以较高的采油速度进行生产。目前，早期注水及超前注水成为提高采油速度的主要方式，而稳油控水是延长海上油井经济开采寿命、提高油田采收率的重要途径，调剖堵水技术是实现稳油控水的主要手段和措施之一。
第一节 调剖工艺与技术
注水井调整吸水剖面的技术简称注水井调剖。注水井调剖有两种途径：一种是机械调剖方法，另一种是化学调剖方法。目前，海上油田基本上采用的是分层注水的机械调剖方法。然而，机械调剖方法存在一定的局限性，在同一储层非均质性很严重的情况下，用机械调剖方法很难取得好的效果。机械调剖方法也无法进行地层深部调剖，不能进一步提高水驱扫油面积；而对水平井更是难以实施。随着海上油田含水率的上升和进一步提高采收率的要求，化学调剖是实现区块调剖的重要手段。
化学调剖是在注水井中用注入化学剂的方法，来降低高吸水层段的吸水量，从而相应提高注水压力，达到提高中低渗透层吸水量，改善注水井吸水剖面，提高注入水体积波及系数，改善水驱状况。
一、注水井调剖原理
注水开发的油田，由于油藏纵向和平面上的非均质性及油、水粘度的差异，造成注入水沿注入井和生产井间阻力较小的高渗透层或裂缝突进或指进而绕过低渗透高阻力区（见图8-1），从而降低了水的波及体积和水驱效果，甚至在注入流体波及不到的区域形成死油区，这不仅会使中低渗透层的原油采出程度降低，而且会使油井过多过早产水，影响油田的稳产、高产，降低油田注水效率，增加原油生产成本。
注水井调剖就是通过向注水井注入化学调剖剂，让调剖剂在井下封堵注水井的高渗透层，改变水流方向，迫使注入水进入原来的中低渗透层，从而扩大注入水的波及体积，提高注入水的利用率。注入水进入中、低渗透层后使原来未驱动到的原油被驱替了出来，提高了油井的产油量和阶段采出程度。
二、调剖剂及其分类
用于注水井调剖的化学调剖剂按其封堵作用的差异可分为冻胶型调剖剂、沉淀型调剖剂
第八章 调剖与堵水简介
183 第八章 调剖与堵水
海上油气田的开发特征决定了海上油井必须以较高的采油速度进行生产。目前，早期注水及超前注水成为提高采油速度的主要方式，而稳油控水是延长海上油井经济开采寿命、提高油田采收率的重要途径，调剖堵水技术是实现稳油控水的主要手段和措施之一。
第一节 调剖工艺与技术
注水井调整吸水剖面的技术简称注水井调剖。注水井调剖有两种途径：一种是机械调剖方法，另一种是化学调剖方法。目前，海上油田基本上采用的是分层注水的机械调剖方法。然而，机械调剖方法存在一定的局限性，在同一储层非均质性很严重的情况下，用机械调剖方法很难取得好的效果。机械调剖方法也无法进行地层深部调剖，不能进一步提高水驱扫油面积；而对水平井更是难以实施。随着海上油田含水率的上升和进一步提高采收率的要求，化学调剖是实现区块调剖的重要手段。
化学调剖是在注水井中用注入化学剂的方法，来降低高吸水层段的吸水量，从而相应提高注水压力，达到提高中低渗透层吸水量，改善注水井吸水剖面，提高注入水体积波及系数，改善水驱状况。
一、注水井调剖原理
注水开发的油田，由于油藏纵向和平面上的非均质性及油、水粘度的差异，造成注入水沿注入井和生产井间阻力较小的高渗透层或裂缝突进或指进而绕过低渗透高阻力区（见图8-1），从而降低了水的波及体积和水驱效果，甚至在注入流体波及不到的区域形成死油区，这不仅会使中低渗透层的原油采出程度降低，而且会使油井过多过早产水，影响油田的稳产、高产，降低油田注水效率，增加原油生产成本。
注水井调剖就是通过向注水井注入化学调剖剂，让调剖剂在井下封堵注水井的高渗透层，改变水流方向，迫使注入水进入原来的中低渗透层，从而扩大注入水的波及体积，提高注入水的利用率。注入水进入中、低渗透层后使原来未驱动到的原油被驱替了出来，提高了油井图8-1 184 的产油量和阶段采出程度。
二、调剖剂及其分类
用于注水井调剖的化学调剖剂按其封堵作用的差异可分为冻胶型调剖剂、沉淀型调剖剂
套管的失效和处理
套管的失效和处理
内 容 摘 要
《套管的失效和处理》， 主要分析油水在长期采注输过程中，套管因化学腐蚀、作业过程中的机械伤害、井下工具的坐封解封、地层的应力等原因，导致套管强度下降、不密封，套管发生不同情况的失效形式。通过对目前套管失效情况的调查分析，对套管损坏井进行分类，归纳分析了造成套管损坏的主要原因，并结合成功修复套管损坏井的事例，深入探讨了套管损坏特点的修复工艺技术，这些修复工艺技术经过现场多口井的应用，成功地解决了现场生产难题，同时缩短了修井时间，降低了生产成本。
关键词： 油水井作业 套管 套管损坏 套管修复技术
套管处理
第1章 前言
世界各国油田开发进程表明，随着油水井生产的时间延长，开发方案的不断调整和实施，由于地层地应力的变化、油水井作业及其他施工的影响，油、气、水井套管技术状况越来越差，使油井不能正常生产，甚至使井报废，以致影响油田稳产。如美国威明顿油田，从1926年到1986年开发60年间，由于大量采出地下液体，引起该地区较大的构造运动，油田中心地区地面下沉达9m，水平位移最多达3m，造成油水井成片错断，损失严重；罗马尼亚的坦勒斯油田开发22年后，已有20%的油井套管损坏；俄罗斯的班长达勒威油田有30%的油水井因套管损坏而停产。国内港西油田油水井套损比例高达40%以上；长庆樊家油田投入开发仅13年，油水井套损比例达34%，吉林扶余油田套管变形井至1988年多达1347口，占总井数的39.4%；大庆油田套损井数逐年增加，1997年套管损坏井576口，2001年套损井超过700口，整个油田套损井累计已超过8000口。胜利油田在四十余年的开发过程中，由于长期的注水开发，使本来就复杂的地质条件变得更加复杂，油水井套管的状况越来越差，套损井也逐年增加。胜利油田大量套损井，主要集中在孤岛、孤东、胜坨、埕东、渤南和滨南等几个大型整装含油气构造上。另外，疏松砂岩油藏和几个稠油热采工艺区域矛盾尤为突出。据查，胜利油田截止1991年底套损井已占油、水井总数的十分之一，16400多口井中就有1659口套损井（其中包括正式批准工程报废井266口）。截止到今年的4月，胜利油田有限公司（不包括海洋、清河）有油水井27375口，其中有套损井5427口（其中油井3318口，水井2109口），占总井数的19.8％。报废井4838口，其中因套损原因报废的1502口，占31.1％；停产井7212口，因套损原因停产井2089口，占29％；生产井15325口，其中套损井1836口，占12％。如此数量的套损井的出现，必然影响到井网的完善和布网的困难，油田不得不投入大量资金打更新井和替补井，也相应地增加了作业工作量，更重要的是影响了油田的开发效果和经济效益。并且，胜利油田每年新增加套损井400口（已连续三年超过430口），修复任务相当繁重，是一项长期的修复工程。因此研究油田套管损坏失效的防治技术对油田预防和修复套损井、减少套损井、完善注采关系及油田可持续开发具有重要意义。
1. 套管损坏原因
套管损坏的原因主要包括两方面的因素：地质因素和工程因素。
（1）地层的非均质性
沉积的环境不同，油藏渗透性在层与层之间、层内平面都有较大的差别。即使划分了层系，但同一层系内各小层渗透率仍相差很大，有的相差10倍，有的相差几十倍。在注水开发过程中，油层的非均质性将直接导致注水开发的不均衡性，这是引发地层孔隙压力场不均匀分布的基本地质因素。
(a)
(b)
（2）地层（油层）倾角
陆相沉积的油田，一般储油构造多为背斜构造和向斜构造，由于背斜构造是受地层侧压应力为主的褶皱作用，一般在相同条件下，受岩体重力的水平分力的影响，地层倾角较大的构造轴部和陡翼部，比倾角较小的部位更容易出现套损。
图8-2 地层倾角影响图
（3）岩石性质
注水开发的泥砂岩油田，当油层中的泥岩及油层以上的页岩被注入水侵蚀后，不仅使其抗剪强度和摩擦系数大幅度降低，而且使套管受岩石膨胀力的挤压，同时当具有一定倾角的泥岩遇水呈塑性时，可将上覆岩层压力转移至套管，使套管受到损坏。
图8-3 岩性变化对套损的影响示意图
（4）断层活动
在沉积构造的油田中，地层沉降速度高的地区和油层断层本身所处的构造位置，均会促使断层活动，特别是注入水侵蚀后，更加剧对套管的破坏作用，造成成片套损区的发生。套损深度与断层通过该井区的深度相同、断层活跃程度高的地区也恰好是现代地壳运动沉降速度较高的地区，而且是在油层构造的顶部和陡翼部。
图8-4 断层活动对套损的影响示意图
（5）地震活动
地震后，大量注入水通过断裂带或因固井胶结第二界面问题进入油顶泥岩、页岩，泥、页岩吸水后膨胀，又产生粘塑性，使岩体产生缓慢的水平运动，这种缓慢的蠕变速度超过10mm/a时，油水井套管将遭到破坏。
（6）地壳运动
地球在不断地运转，地壳也在不停的缓慢运动中，其运动方向一般有两个：
①水平运动（板块运动）
②升降运动（地壳缓慢的升降运动产生的应力可以导致套管被拉伸损坏）
（7）地面腐蚀
第八章 套管开窗侧钻技术
146 第八章 套管开窗侧钻技术
概 述
侧钻技术在国外起始于三十年代，于八十年代得到深入发展。我国于八十年代开始研究侧钻技术，十年间内迅速成熟起来。该项技术在全国各油田得到了广泛的推广应用，并取得了明显的经济效益和社会效益，成为油田特别是老油区节支增效、节约挖潜的重要手段和措施。
井眼的侧钻技术一般分为两种类型，一是裸眼井内侧钻技术，即在裸眼井内打入水泥造成人工井底然后側钻或条件允许时直接进行悬空侧钻形成侧向井眼的工艺技术。二是套管开窗技术，即依据设计要求，在套管内某位置开一窗口或铣掉一段套管，侧向钻出一新井眼，实现重新完井的工艺技术。
侧钻技术是在普通定向钻井技术的基础上发展起来的，除具有普通定向井和水平井的共性之外，也有其自己的独特性，正是这些独特性才形成了专门的侧钻工艺技术。侧钻的主要目的是实现：“死井复活”、提高采收率、降低成本。侧钻技术主要应用于：
（1）钻井过程中套管内有落鱼或落物而无法打捞不能继续进行钻井、完井作业。
（2）钻井及采油过程中套管变形，影响生产。
（3）采油过程中砂堵砂埋严重，通过修井作业无法恢复生产的井。
（4）直井落空，偏离油层位置，经勘探其周围还有开采价值油藏。
（5）有特殊作业要求的多底井和泄油井等。
（6）油田开发后期，已无开采价值的井，为了节约钻井成本，充分挖掘潜力，利用原井眼开窗侧钻成定向井开采边角油气藏。
开窗工具主要分为两大类：一是锻铣式开窗工具，主要由锻铣器和锻铣刀片组成。
二是斜向器式开窗工具，分为：a.固定地锚斜向器式b.一体化式地锚斜向器。两种类型。主要由地锚总承、斜向器总承、和磨铣工具组成。
本章着重对套管开窗技术进行介绍，讲述了套管开窗的原理、专用工具及其现场使用。
第一节 锻铣开窗侧钻工艺
一、 套管锻铣器的结构设计和工作原理
套管锻铣器的结构见图8—1，主要由保护接头、壳体、泵压显示装置、活塞总成、弹簧、刀片、下扶正器组成。其工作原理为：
工艺管线温度监测套管的修复与应用
工艺管线温度监测套管的修复与应用
工艺管线温度监测套管是一种用于监测工艺管线温度的关键设备，它能够实时监测管线温度，及时发现温度异常，保障管线运行安全。由于工艺管线长期工作在高温高压环境下，套管很容易出现磨损、腐蚀等问题，导致温度监测不准确，甚至不能正常工作。为了保证工厂生产的安全稳定运行，修复和应用工艺管线温度监测套管显得尤为重要。
一、套管修复
1. 套管损坏检测
在进行套管修复之前，首先需要对套管进行全面的损坏检测。利用无损检测设备，如超声波探伤仪、X射线机等，对套管进行全面的检测，确保找出所有的损坏部位。
2. 磨损修复
套管常见的磨损形式包括磨损、腐蚀等，这些问题都会导致套管的温度监测不准确甚至失效。在修复过程中，可以采用表面喷涂、热喷涂、堆焊等方法来修复套管的磨损部位，恢复其原有功能。
3. 腐蚀修复
腐蚀是套管常见的问题之一，尤其是在化工行业，介质的腐蚀性很强，容易导致套管的腐蚀损坏。在腐蚀修复过程中，可以采用表面喷涂防腐涂层、选用耐腐蚀材料等方法来修复套管的腐蚀部位，延长套管的使用寿命。
4. 焊接修复
对于一些严重损坏的套管，需要进行焊接修复。在焊接修复过程中，需要选用适合的焊接材料和焊接工艺，确保修复后的套管能够达到原本的强度和密封性要求。
二、套管应用
1. 合理选材
在选择套管材料时，需要根据工艺管线的介质、温度、压力等因素进行合理选择。一般情况下，不锈钢、碳钢等材料是常见的选择，但对于一些特殊环境或介质，还需要选择耐腐蚀、耐高温、耐压的特殊材料。
2. 安装位置 套管的安装位置也是影响其工作效果的重要因素。在安装套管时，需要考虑到管线的介质流动情况、温度分布情况等因素，选择合适的安装位置，确保套管能够准确地监测管线的温度。
3. 定期维护
为了保证套管的正常工作，需要进行定期的维护保养。定期检查套管的工作状态，清除套管表面的污物和杂物，确保套管的散热效果，并及时发现和修复套管的问题。
油井套管损坏原因分析及修复技术
油井套管损坏原因分析及修复技术
摘 要：本文对油井套管损坏的原因进行分析，对此类井的修复技术进行综合研究，从而为油井作业提供较好的技术支持。
关键词：套管 损坏 修复 分析
一、套管损坏的原因综合分析
1.生产方式不当，生产压差过大。盲目快速的开采，破坏了地层结构，大量的地层砂涌入井筒。不但影响了油井的正常生产，还使近井地带严重亏空，地层坍塌，造成了套管错断或变形。在井眼有一定的斜度、有坍塌的大洞、固井质量差、水泥返高低的情况下，注汽时套管遇热伸长，在压缩应力的作用下产生弯曲。
2.增产、增注措施不当，高压施工造成原以强度降低的套管损坏。压裂、酸化施工时压力过高，造成地层串通。外来水及注汽冷却水的侵入，破坏了地层原有稳定的胶结结构及套管外水泥环，水矿物质对套管造成一定的腐蚀，强度下降。岩石有蠕变和应力松弛的特性，外来水引起岩石膨胀，当蠕变和膨胀超过套管的抗压强度时，套管就会被挤压变形甚至错断。
3.频繁的修井作业施工。油田生产的中后期，地层压力普遍降低，漏失严重。洗井、冲砂作业时，修井液大量的进入地层，造成地层破坏，套管腐蚀损坏。
4.套损井不能及时修复，带病生产，地层水和注入水会进入错断口地层，使地层产生蠕动，重新损坏本井套管，导致套损进一步加重。不仅如此，还会由于地层的蠕动损坏临井的套管，象瘟疫一样形成套损的恶性蔓延。
5.高压注水、注汽，高温增产措施是造成高采地区套管损坏的主要原因。高压注水是油田增产、稳产的重要措施，注汽是稠油开采的主要方法，但高压注水及注汽的副作用也是显著的。资料表明，注水压力越高，套管损坏越多。注汽轮次越多，套管损坏越严重。当应力大大超过了套管强度，引起套管接箍或本体断裂。
二、套损修复技术研究
套管修复工艺技术已经日趋完善，但现场能够有效使用的工具不多，修复效果不理想。套管修复技术包括套管诊断技术、套管内打通道技术、套管回接取套换套技术。
1.套管诊断技术
油田井下套管损坏分析与大修施工技术探讨
油田井下套管损坏分析与大修施工技术探讨
现代社会，随着经济的飞速发展，导致各行各业对油气的需求在逐步增加，油田的勘探开发工作也不断深入，越来越多的先进技术被运用在油田企业当中，油井的产油量大大提高。在我国，油田经过多年开采，技术的逐步提高，但是在开采当中，还是出现了很多问题，对油田的正常生产，造成严重障碍。所以，油田井下大修作业施工技术的探讨以及分析，是非常必要的。
标签：井下;套管损坏;大修;技术
油田井下大修主要是针对井下事故的处理而言的，包括井下落物的打捞和对套管的处理。在井下大修作业进行之前，首先要做的工作是找出事故发生的原因，并且进行科学的分析，然后根据分析所得的结论，再制定出相应的解决方案，再运用科学相应的技术和机器设备，对之进行大修。由于井下大修作业的内容涉及到很多专业知识储备，是集专业性技术型为一体的工作，并且大修会对油井的产能造成极大影响。因此，井下大修作业在技术设备选择方面，应该选用先进的，相关技术人员的选用也应该是专业性强的。油田井下作业大修施工中，除了要有先进的工程技术、设备之外，还需要大修的施工人员齐心协力具有克服困难的坚强毅力和战胜困难的信心，从而采取及时有效的措施来解决施工中遇到的问题。
1.套管损坏因素分析
1.1地质方面的因素
在油田作业中，井下的套管发生的损坏的原因是多方面的，其中包括地层（油层）的非均质性、油层得倾角、岩石的性质、地下地震活动、地层断层的发生活动、地壳的运动、地层腐蚀等。这些各方面的因素的存在，形成了一旦引发，就会发生非常巨大的应力变化。那样就导致了石油、水井套管，受到严重损坏。这些不同的因素，就会对施工的方案造成严重干扰，因此对油田的各项生产稳定工作造成严重威胁。
1.2工程方面因素
在套管损坏的过程中，工程方面的因素也对套管的损坏起到了一定的影响。这包括，钻井后完井的质量，套管本身的材质构成，固井方面的质量是否合乎规格，在整个采油工程中，注水、压裂和酸化以及油水井日常管理作业是否按照标准。
套管的失效和处理 2
套管的失效和处理
内 容 摘 要
《套管的失效和处理》， 主要分析油水在长期采注输过程中，套管因化学腐蚀、作业过程中的机械伤害、井下工具的坐封解封、地层的应力等原因，导致套管强度下降、不密封，套管发生不同情况的失效形式。通过对目前套管失效情况的调查分析，对套管损坏井进行分类，归纳分析了造成套管损坏的主要原因，并结合成功修复套管损坏井的事例，深入探讨了套管损坏特点的修复工艺技术，这些修复工艺技术经过现场多口井的应用，成功地解决了现场生产难题，同时缩短了修井时间，降低了生产成本。
关键词： 油水井作业 套管 套管损坏 套管修复技术
套管处理
第1章 前言
世界各国油田开发进程表明，随着油水井生产的时间延长，开发方案的不断调整和实施，由于地层地应力的变化、油水井作业及其他施工的影响，油、气、水井套管技术状况越来越差，使油井不能正常生产，甚至使井报废，以致影响油田稳产。如美国威明顿油田，从1926年到1986年开发60年间，由于大量采出地下液体，引起该地区较大的构造运动，油田中心地区地面下沉达9m，水平位移最多达3m，造成油水井成片错断，损失严重；罗马尼亚的坦勒斯油田开发22年后，已有20%的油井套管损坏；俄罗斯的班长达勒威油田有30%的油水井因套管损坏而停产。国内港西油田油水井套损比例高达40%以上；长庆樊家油田投入开发仅13年，油水井套损比例达34%，吉林扶余油田套管变形井至1988年多达1347口，占总井数的39.4%；大庆油田套损井数逐年增加，1997年套管损坏井576口，2001年套损井超过700口，整个油田套损井累计已超过8000口。胜利油田在四十余年的开发过程中，由于长期的注水开发，使本来就复杂的地质条件变得更加复杂，油水井套管的状况越来越差，套损井也逐年增加。胜利油田大量套损井，主要集中在孤岛、孤东、胜坨、埕东、渤南和滨南等几个大型整装含油气构造上。另外，疏松砂岩油藏和几个稠油热采工艺区域矛盾尤为突出。据查，胜利油田截止1991年底套损井已占油、水井总数的十分之一，16400多口井中就有1659口套损井（其中包括正式批准工程报废井266口）。截止到今年的4月，胜利油田有限公司（不包括海洋、清河）有油水井27375口，其中有套损井5427口（其中油井3318口，水井2109口），占总井数的19.8％。报废井4838口，其中因套损原因报废的1502口，占31.1％；停产井7212口，因套损原因停产井2089口，占29％；生产井15325口，其中套损井1836口，占12％。如此数量的套损井的出现，必然影响到井网的完善和布网的困难，油田不得不投入大量资金打更新井和替补井，也相应地增加了作业工作量，更重要的是影响了油田的开发效果和经济效益。并且，胜利油田每年新增加套损井400口（已连续三年超过430口），修复任务相当繁重，是一项长期的修复工程。因此研究油田套管损坏失效的防治技术对油田预防和修复套损井、减少套损井、完善注采关系及油田可持续开发具有重要意义。
第八章 套管修理(修改)
- - 1 第八章 套 管 修 理
§8—1套管损坏的原因及预防
一、套管损坏的原因
套管损坏大致分为变形、破裂、错断和腐蚀穿孔。发生的原因分为地质因素、工程技术因素。
（一）地质因素
1．地层的非均质性：
2．地层(油层)倾角：陆相沉积的油田，储油构造多为背斜和向斜构造。
3．岩石性质：沉积构造油气藏的储油岩石多为砂岩、泥砂岩、泥质粉砂岩。
4．断层活动：在注水开发过程中，由于断层附近是地应力相对集中的地区，剪挤套管。
5．地震活动：地球是一个不停运动的天体，地下地质活动从未间断。
6．地壳运动：地球在不停的运动，地壳缓慢的升降运动产生的应力可以导致套管被拉伸损坏。
7．地层腐蚀：浅层水(300m以上，浅层无水泥固井)在硫酸盐还原菌的作用会引起套管的腐蚀。
（二）工程因素（地质因素往往在外因的引发下成为主导因素）
1．套管材质问题
2．固井质量问题
3．完井质量
4．井位部署的问题
5．开发单元内外地层压力大幅度下降问题（打加密井或调整开发方案引起地层压力大起大落）
6．注入水侵入泥页岩的问题（引起岩体膨胀、变形、滑移）
7．注水不平稳问题
8．注水井日常管理问题
二、套管损坏的类型：划分为套管变形、套管破裂、套管错断和套管腐蚀四种类型。
（一）套管变形损坏：由于地应力、轴向应力变化，以及套管外挤压力大于内压力等因素的作用所造成的套管一处或多处缩径、挤扁或弯曲等变化，统称为套管变形损坏。
1）套管缩径变形损坏：凡是套管发生局部内径缩小或出现凹形变形而破损者，简称缩径变形。套管缩径破损种类很多，如图7—1所示。（1） 单向一处内凹变形(图7—1a)；（2） 双向一处内凹变形(图7—1b)；（3） 单向多处内凹变形(图7—1c)；（4） 双向多处内凹变形(图7—1d)；（5） 单向与双向复合内凹变形(图7—1e)。