套管损坏的力学分析及动力学机制探讨

为预防和治理油田开发套管损坏，以弹塑性力学变形破坏理论为基础，通过建立套管损坏的概念模型，模拟了油层厚度变化、水平应力场不均匀变化、套管外形成空洞以及单、双油层注水井等条件下的套管损坏现象。从力学机理上揭示了采油井和注水井套管损坏的原因，分析了套管损坏的动力学机制。研究表明，随着油层厚度的增加，采油井套管和套营外围岩被破坏的程度逐渐增加，并从整个层位的套管损坏过渡到套管中上部的局部损坏。水平应力场的不均匀变化也加大了套管损坏的程度。当套管外围岩被掏空时，所形成的空洞范围越大，套管损坏的程度也就越严重。单油层注水井套管的破坏程度较双油层注水井严重，双油层注水井中上部油层套管的破坏程度较下部油层严重。据此，套管损坏的机制分为区域动力学机制和局部动力学机制，前者受构造应力场控制，后者受非构造应力场控制，对油井周围环境的改变更为敏感，并且受控干区域动力学机制。     

试论钻井工程对油井套管损坏原因及预防措施

油井套管在钻井工程中发挥着重要作用,但是因为受到各种因素的制约,油井套管在钻井活动中极易被损坏,甚至还可能引发重大安全事故,不利于钻井活动的顺利开展。本文系统分析了钻井工程对油井套管损坏的主要原因,并提出了几点预防措施。     

石油套管损坏原因及其预防

针对石油套管在服役过程中损坏严重的问题,分析了石油套管损坏的原因,发现油井开采过程中注水会导致油井底层的应力发生转变,当油套管无法适应这种改变时,便会发生损坏。同时原油中的腐蚀介质以及油井注水中的夹杂物均会造成油套管一定程度的损坏。除此之外,射孔作业中,射孔操作的精准度也会对油管的安全服役产生一定影响。在此分析结果之上,提出了降低和预防油套管损坏的措施,现场运用情况良好。     

油井出砂与防砂简析

油井出砂一直是影响油井正常生产的主要因素之一,油井出砂会造成抽油泵、油管或者套管等井下设备与工具的损坏,严重的会造成油井无法正常生产或者油井报废,所以油井的防砂工作主要是为了延长井下设备与工具的使用时间,最大限度地减少采油成本。     

水泥环套管射孔力学的有限元法分析计算

油井开发层段射孔对套管力学性能影响较大,油井开采中后期射孔套管损坏严重。建立水泥环—套管射孔模型并应用Ansys有限元软件计算分析射孔套管应力变化和套管性能,分析得出,射孔是造成套管损坏的主要原因。射孔水泥环套管最大应力在射孔孔眼产生,沿孔径方向应力减小。水泥环对射孔套管的抗挤强度影响明显,可以有效减小套管产生的应力。均匀载荷下射孔套管的应力随外压的增加而增加,不同类型的套管应力变化较大。射孔套管的应力随着孔径的增加而明显增加。非均匀载荷对射孔套管影响较均匀载荷明显,套管的抗挤强度较均匀外压时明显减小。在非均匀外压较大时,应采用P110套管,以提高射孔套管的抗挤强度。     

曙光油田稠油、超稠油套管损坏的机理研究和防治对策

通过对曙光油田稠油、超稠油套管损坏情况的全面调查分析,找到造成套管损坏的主要原因,提出了相应的预防与修复复产治理措施.实践证明,这些技术能够有效预防稠油、超稠油套管损坏的发生和恢复部分因套管损坏严重而停产油井的生产,为曙光油田稳产、上产创造了有利条件.     

辽河油田研制出套变井找漏验窜管柱

正在稠油开发中,由于油井频繁注汽吞吐,套管损坏、变形、破漏问题突出,导致注入蒸汽热损失加大,且油井漏失部位窜流易造成油井出水,使油井因高含水而被迫关井。但油井套管变形后出水点不容易寻找。传统方法是采用Y521-150封隔器进行找漏验窜,然而这种方法仅适用于套管完好的油井。对于套管     

胜利油田油水井套变预防措施研究

胜利油田自二十世纪七十年代初全面投入开发以来,截止到2002年底,已累计油水井套变井为2539口,严重制约了油田的发展。套变类型主要有两大类:一是套管变形,二是套管破裂损坏。其套变机理主要是岩层滑移、泥岩吸水蠕变,造成非均匀应力作用套管,使套管产生变型或损坏。针对套变套损原因制定了相应的预防措施,一是防止外挤力超过套管屈服强度,二是提高套管强度。近两年来,通过对560口油水井应用了上述措施,油井套变率小于1.5%,水井套变率小于5%,取得了明显的防套变效果。     

浅谈大位移井下套管技术的现状与发展

大位移井下套管作业在钻井作业过程中至关重要,作业质量的好坏直接影响到原油产量和油井寿命.国内油田发生的套管质量问题相当严重,由于套管损坏而造成油井报废累计已在数千口井以上,其中30%～50%是由于下套管作业操作不当造成的.详细介绍了大位移井下套管作业需要考虑的因素、下套管的方法、专用工具及发展方向.     

锦271块油井套管损坏机理研究及综合治理技术

针时辽河油区锦271块油井套管损坏较严重、影响油井正常生产的现状,对锦271块油井套管损坏原因及危害进行了系统分析与评价,同时对该块油井套管损坏规律进行了定性及定量研究,并对油井套管损坏的预防、保护及修复等综合治理技术进行了研究与应用,使油井井况恶化趋势得到抑制,油田开发效果得到明显改善.     

吐哈油田套管损坏机理分析及套管保护技术

统计分析了吐哈油田各采油厂套管损坏情况,指出吐哈油田套损主要形式是套管变形,套损点对应岩层主要为泥岩,套损部位主要集中在油层段及其顶部以上30m以内,套损主要原园是高压注水导致泥岩吸水发生蠕变膨胀迫使套管变形,油井变形大干水井的原园与油井生产压差过大有直接关系。通过研究提出了套管损坏的预防方法。即开发前期的预防方法和开发中的预防方法。     

热采井半预热固井技术

在热力采油井中,注入蒸汽加热油层套管,油层套管受热产生压应力,当压应力达到套管钢材的屈服极限后,套管开始变形。计算表明,如果用常规方法固井,在通常的注汽温度下,套管都因热应力而产生屈服变形。目前现场采用的防止热破坏方法在理论上没有得到论证。热采井半预热固井技术是在注水泥完毕后,通过井口向油层套管内下入加热器,加热油层套管到预定的温度,使水泥在加热条件下凝固,水泥终凝后取出加热器。该技术可使套管在整个开采过程中一直处于弹性状态,不发生塑性变形,从而解决了套管热破坏问题。     

利用静温梯度变化规律快速准确查找套损段

套管损坏是油气井生产中最常见的故障之一，油气井套管损坏后，轻者影响油气井正常生产，重者直接导致油气井过早报废。套管损坏后，地下异层水常常通过渗漏点灌入生产井筒，增大生产液柱回压，致使油气井减产，甚至停喷。如何有效地查找损坏套管的渗漏点，就成为修井堵漏的先决条件，塔里木H油田近年来套损井逐渐增多，油井大幅减产。我们在实践中应用静温梯度法准确地定位了套损井渗漏点，并以此指导油井井下修井作业，成功地解决套损导致油井停喷难题，使油井恢复生产，对类似油田的套损找漏堵漏具有指导意义。     

固井水泥环不连续对套管力学性能的影响分析

固井过程中,固井质量不合格的情况经常发生。以青海油田某口井作为研究对象,建立平面应变力学模型,假设研究截面套管与地层之间的环空中有1／4未被水泥充填,采用有限元软件ABAQUS模拟套管的变形过程。计算结果表明：①由于固井水泥环不连续,该侧套管没有水泥的支撑和保护作用,在非均匀地应力作用下,套管极易发生变形损坏。②套管内压P0和水平地应力P1固定,改变水平地应力P2,当P2增大到一定值时,B点附近的套管内壁率先发生塑性变形,如果P2继续增大,套管内壁的塑性区域会逐渐增加,并向套管外壁延伸,直到套管整体发生塑性破坏。④水泥环的不连续改变了套管内壁的应力分布,从而使得等效应力曲线上最大的等效应力值不是在B点,而是发生在B点附近套管内壁处。该分析为改善固井质量采取有效措施提供了可靠的理论依据。     

威远页岩气水平井压裂套变原因分析

水平井压裂套变是近几年国内页岩气开发中普遍存在的一个技术问题,为了研究水平井压裂套变机理和控制套变发生,对页岩气水平井压裂过程进行分析,结合威远202区块和204区块的储层地质特点,通过对100余口压裂水平井的基础资料进行分析研究,找到了套变发生的特点和引起套变发生的主要原因。威远压裂水平井套变的主要影响因素是地质储层特点、压裂设计和地应力特点,套变的位置绝大多数位于层理缝发育的甜点区中。威远202区块的部分套变井与水平井段钻穿坚硬的五峰组有关,一部分套变点位于A靶点附近;威远204区块的压裂水平井的套变点也是主要位于A靶点附近的甜点区中。研究结果为进一步预测套变和防止套变发生提供了技术指导和经验基础。     

CJ18-200套管变形组合测量仪及其在临盘油田的应用

在油田的开发过程中，油水井套管的损坏日趋严重，直接影响了油田的正常生产。为解决这一问题，胜利油田临盘采油厂引进了CJ18—200套管变形组合测量仪，该仪器具有18个独立井径传感器，能提供环套管内壁18个方向上的井径变化，其成像功能能够提供套管的立体图、展开图和截面图，结合该仪器的井温、磁重量、磁井径等曲线能清晰准确判别套管的损坏类型和损坏程度。现场使用表明，该仪器对套管的孔眼、裂缝、错断变形反映准确，为进一步采取措施提供了可靠依据，取得了显著的应用效果。     

坨28断块油水井套管损坏的地质因素分析

套管损坏是影响油田安全高效生产的制约因素,坨28断块及其周围断裂发育、地层结构复杂,套管损坏较为严重。断层蠕滑、岩性变化、地下水腐蚀是导致坨28断块套管损坏严重的主要地质因素,其中断层对套管损坏的影响最大,有约2/3的套管损坏与断层有关。长期注水开发使得岩性发生较大变化,导致随开发程度加深而套管损坏严重。地质环境是油气田赖以存在的物质基础,是客观存在的,只有尽可能多地了解套管损坏的地质因素并有针对性地采取适当预防措施,才能最大程度地减轻套管损坏的损失乃至避免套管损坏,有效控制和降低修井施工成本。     

套管最大安全下放速度的确定与监控

下套管作业是完井作业中的一个重要施工环节,确定套管最大安全下放速度,并在施工过程中加以监控对安全作业至关重要。分析了套管下放速度过快带来的危害,讨论了确定套管最高允许下放速度的方法和理由,提出了建议性的监控方法。     

高含水后期套损井综合治理配套技术

大庆油田杏北开发区自1972年出现套损以来至2004年底已发现套损井2473口,套损形势十分严峻。套管损坏不仅造成油田的注采失衡,而且对套损井采取增产增注措施都会产生不同程度的限制,降低了套损井区剩余油的挖掘潜力。近几年通过不断加强套损井治理工作,套损井区的注采关系逐步得到改善。在套损井大修方面,研究应用了通径70mm以上套损井整形扩径技术,开展了段铣扩径技术和膨胀管加固技术攻关,不仅提高了套损井大修的修复率,而且提高了修井质量;在套损井利用方面,研究并应用了套损井分层注水工艺技术和细分堵水技术,开展了套损井分层压裂改造技术攻关．为通径100mm以上套损井细分注水、增产增注等措施提供了技术保证,充分发挥了套损井在油田高含水后期的生产潜力。     

浅析套管钻井技术

按套管钻井技术中钻进工具和操作技术不同,套管钻井有3种不同的形式,即可回收钻具组合的套管钻井技术、尾管钻井技术和可破碎的钻头套管钻井技术。分析了套管钻井技术的优越性和套管钻井参数,并指出了应该注意的问题。套管钻井技术使钻井液水力参数得到明显改善,有利于井眼净化和当量钻井液密度控制。套管钻井可以简化钻井程序和井身结构、减少钻井事故、提高钻井效益、节约钻井成本。