本篇文章是由《中國(guó)給水排水》發(fā)表的一篇水利論文，全國(guó)建筑科學(xué)類中文核心刊物 創(chuàng)刊于1985年，是國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的技術(shù)性刊物。本刊是面向全國(guó)給水排水和環(huán)境工程界的專業(yè)性科技期刊，是中國(guó)建筑類核心期刊和中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊，具有較高的理論導(dǎo)向性和較強(qiáng)的工程實(shí)踐性，在國(guó)內(nèi)享有盛譽(yù)，被稱為中國(guó)水行業(yè)的“首席雜志”。

　　摘要:由于注水井套管的工作環(huán)境不斷惡化，所受的負(fù)載不斷增加，造成套管出現(xiàn)不同程度的損壞。為此通過(guò)套管縮徑變形及套管漏失損害等機(jī)理分析，找出預(yù)防治理泥巖層套管變形和防止上部套管腐蝕漏失的方法，防止或減少高壓注水井的套管損壞，為低滲透油田正常的注水開(kāi)發(fā)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　關(guān)鍵詞:套管;注水;腐蝕

　　1、引言

　　對(duì)于低滲透油田一般采用高壓注水的開(kāi)發(fā)方式，高壓注水開(kāi)發(fā)雖取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，但也使注水井套管的工作環(huán)境不斷惡化，套管所受的負(fù)載不斷增加，造成套管出現(xiàn)不同程度的變徑甚至破裂，部分井還出現(xiàn)了淺層套管漏失竄槽的情況。為此迫切需要找出引起這些油田套管損壞的主要原因，并采取相應(yīng)的措施，防止或減少高壓注水井的套管損壞，這對(duì)今后低滲透油田正常的注水開(kāi)發(fā)具有著重要意義。

　　2、高壓注水井套管損壞特征

　　低滲透油田高壓注水井套管損壞以套管漏失、縮徑變形為主，變形嚴(yán)重的發(fā)生破裂現(xiàn)象。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，86.2%的套管損壞井套損出現(xiàn)的時(shí)間一般在轉(zhuǎn)注后5年以內(nèi)。 套管漏失主要發(fā)生在套管上部未固井井段，縮徑變形主要位于射孔部位附近的夾層及射孔井段，且縮徑變形水井注水壓力一般都比較高，射孔部位出現(xiàn)套管變形的注水井大都存在出砂情況。

　　3、高壓注水井套管損壞原因分析

　　對(duì)套管損壞問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者進(jìn)行了多方面研究，主要有以下觀點(diǎn)：地質(zhì)因素：主要包括構(gòu)造應(yīng)力、層間滑動(dòng)、蠕變、注水后引起地應(yīng)力變化等;鉆井因素：主要包括井眼質(zhì)量、套管層次與壁厚組合、管材選取和管體質(zhì)量;腐蝕因素：主要有高礦化度的地層水、硫酸還原菌、硫化氫和電化學(xué)腐蝕等;操作因素：主要有下套管時(shí)損壞套管、作業(yè)磨損、高壓作業(yè)、掏空射孔等。

　　3.1套管縮徑變形損壞機(jī)理分析

　　3.1.1泥巖段套管損壞機(jī)理

　　注水誘發(fā)泥巖段套管損壞的基本原因是：注入水進(jìn)入泥巖層，改變了泥巖的力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)，從而使泥巖產(chǎn)生位移和變形，擠壓造成套管損壞。

　　油水井完井一段時(shí)間內(nèi)，套管通過(guò)水泥環(huán)與地層緊緊結(jié)合為一體，套管不受地應(yīng)力作用，僅承受管外水泥漿柱壓力。這對(duì)于一般按水泥漿柱設(shè)計(jì)下入的套管，不會(huì)發(fā)生套變。

　　但油田注水開(kāi)發(fā)后，情況發(fā)生了變化。當(dāng)注入水進(jìn)入砂巖層時(shí)，水在孔隙中滲流，巖石骨架沒(méi)有軟化，地應(yīng)力作用也沒(méi)有變化。當(dāng)注水井在接近或超過(guò)地層破裂壓力注水時(shí)，大量高壓水便竄入泥巖隔層、地層界面引起地質(zhì)、地層因素變化，對(duì)套管產(chǎn)生破壞力。不平穩(wěn)注水使地層經(jīng)常性張合，導(dǎo)致套管周圍的水泥環(huán)松動(dòng)、破裂，注入水得以沿破裂的水泥環(huán)竄至泥巖層，使注入水與損壞段外泥巖充分接觸。

　　由于地下巖層非均勻地應(yīng)力存在，當(dāng)注入水進(jìn)入泥巖層，破壞了其原始的含水狀態(tài)，使泥巖層出現(xiàn)侵水軟化，產(chǎn)生了蠕變變形，從而在套管周圍形成了隨時(shí)間而增大的類似橢圓型的徑向分布非均勻外載，要忽略水泥環(huán)的作用時(shí)，這種載荷在最大地應(yīng)力方向?qū)⒊�過(guò)該深處的最大主地應(yīng)力值，而在最小地應(yīng)力方向低于該深處的最小地應(yīng)力值。

　　3.1.2砂巖段套管損壞分析

　　高壓注水時(shí)，如油層物性差，油水井間連通性不好，就會(huì)在油層附近蹩起高壓。蹩壓作用使巖石骨架膨脹，吸水層厚度增加，引起砂巖層局部發(fā)生垂向膨脹。

　　在實(shí)際注水井中，由于射孔井段一般都是砂巖和泥巖的混層，注入水進(jìn)入地層后，引起砂巖垂向膨脹，降低了套管的抗擠毀強(qiáng)度，在泥巖蠕變引起的徑向擠壓載荷的作用下，套管發(fā)生變形損壞。

　　3.2套管漏失損害機(jī)理分析

　　套管漏失主要發(fā)生在套管固井水泥返高界面以上。據(jù)調(diào)查，引起井下套管腐蝕的因素很多，通過(guò)對(duì)低滲油田注入水常規(guī)離子化驗(yàn)資料及水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，污水回注區(qū)引起腐蝕的主要因素是水中的溶解氧(在0.05-0.40 mg/l，超標(biāo)2-8倍)、硫酸鹽還原菌SRB(25-1100個(gè)/ ml)及高礦化度(30000 mg/l以上)等。各種因素下的腐蝕率又受到溫度、PH值、水流速等外部條件的影響。另?yè)?jù)有關(guān)報(bào)道油層采出水中較高的H2S也是造成套管腐蝕的主要因素。