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油水井套管损坏原因及预防措施

一、油田套管损坏的原因探讨

近年来，我国油田套管损坏速度呈直线上升超势，有的井不足1年时间，有的井刚完井1个月套管就坏了，给原油生产带来重大损失。套管损坏，一是套管柱设计不合理，特别是在盐岩、泥（页）岩地层，设计载荷偏小；二是不合理的注水，加速了套管的损坏；三是套管柱强度设计本来就不富余，射孔给套管带来一定的损害，加速了套管损坏；四是套管的外腐蚀使套管穿孔造成内腐蚀，腐蚀使套管更易损坏；五是油层出砂、固升质量、套管缺陷等使套管损坏。

1、套管柱设计不合理

我国不少油气田套管柱设计，是遵循《钻井手册》进行的，手册中对套管柱作了载荷分析。列出了API套管强度计算公式并开展了双轴应力计算，对套管设计方法和原理，以及设计的基本参数都作了详尽的介绍。但随着油田套管损坏的大量出现，促使人们疑惑，在国内大多套管易损井段，如盐岩、泥页岩等的设计参数是否合理？

2、不合理注水而诱发盐岩与泥岩地层滑移和蠕变

油田为了增加原油产量，往往向地层大量注水。但注入水可能会通过断层、岩层界面、窜槽等侵入非注入层。盐岩和泥岩属于不稳定岩体，被水润湿后胶结强度大大降低。随着水的继续入侵，胶结力逐渐消失，其内聚力随泥岩含水增多而下降，内摩擦角也减小，抗剪强度很低，极易破碎滑动，加速套管损坏。

3、射孔降低套管强度

射孔是完井的重要工艺要求，但射孔对套管强度有很大影响。由于射孔后套管强度降低，导致油井套管损坏。

射孔井段套管损坏比例较大，一是由于射孔后，套管孔眼周围将产生不同长度的纵向裂纹；裂纹将产生应力集中，又加快裂纹的发展；同时，裂纹区易加速套管腐蚀，也严重降低了套管强度。二是射孔段的地层往往是产油层，设计套管柱时，忽略了产油层射孔的问题，没有用更好的套管。因此，在套管柱强度设计本来就不富余的情况下，因射孔对套管带来一定的损害，势必加速套管的损坏。

射孔无疑会降低套管的强度，但值得注意的是，一要注意选用枪型；二要正确确定射孔密度和布孔方案；三要合理选用弹径；四要合理设计油层套管的壁厚及钢级。处理好上述四条意见，可以减小射孔损害套管的程度，延长套管使用寿命。

4、腐蚀造成套管损坏

腐蚀对套管造成的损坏，是石油界都公认的。中原、长庆、江汉等油田都发表过不少报告，有的单位还作过腐蚀机理研究。在油水井内，油管的腐蚀可以了解到，而对套管的腐蚀了解要难得多。但对油管腐蚀严重的井，套管内腐蚀也必然严重，腐蚀后的套管更易损坏。

5、其它因素造成套管损坏

前面只阐述了造成套管损坏的主要因素，还有一些因素也值得重视。如油层出砂问题、固井质量问题、套管下井前质量检查问题、油田合理开发问题等都会造成套管损坏。因此，一口井套管的使用寿命，受多种因素的影响，但结合某井的具体情况，必然有一些主要因素，导致套管的损坏。

二、国外油田油水井套管损坏情况分析

国外油田套管损坏的原因很多。地质因素中，泥岩蠕变导致套管损坏具有较普遍的意义。工程技术因素中，固井质量差，水泥返高不够是套管损坏的主要原因。在许多情况下，套管损坏不是单一因素造成的，而是许多因素综合作用的结果。因此，为防止套管损坏，从开始钻井直到开采过程中，始终应高度重视这方面的工作。在钻井过程中，应根据地下情况使用合适的泥浆，下套管固水泥时应保证质量，保持井底温度稳定。在开采过程中，应保持稳定的油层压力，实施增产措施要考虑套管的承受负荷，发现问题及时采取措施处理。

1、地质因素

（1）泥岩膨胀和蠕变

泥岩是一种不稳定的岩类，温度的升高能促进其蠕动，在有水的情况下能引起其膨胀，增加对套管的外部负荷。当套管的抗压强度低于外部负荷时，套管就被挤压乃至错断。

俄罗斯格罗兹内石油联合企业100多例套管损坏分析表明，有45例集中发生在上麦科普层0.5~1.5mm的泥岩薄层段。

在构造顶部，上麦科普层严重位移，岩石产状陡，泥岩被揉皱，有断层滑面，具有分层、塑性和动流性等特点。从而使泥岩的完整性遭到破坏，降低了泥岩的稳定性。这样，由于使用水基泥浆钻井和固井质量差等原因，水进入构造破裂带，造成泥岩膨胀，增加了对套管的外部载荷，导致套管损坏。

（2）现代地壳运动和地震

研究表明，现代地壳运动（这里指的是地壳升降运动）能导致套管损坏。而套管损坏的程度和时间则取决于现代地壳运动升降速度和空间上分布的差异。

在不同级别的地震后，无论是正在钻的井，还是采油井都没有马上发现一口井损坏。但专家们认为，地震和套管损坏的过程是间接地相互联系的。地震后可能产生蠕变现象，即在断裂带塑性泥岩作缓慢的粘塑性的水平运动。水通过断裂带或固井质量不好层段进入泥岩，泥岩吸水膨胀使地层温度升高，促进泥岩或其它不稳定岩层蠕变，致使套管损坏。

（3）井底出砂和油层压实

油井生产过程中出砂，会在下衬管层段形成空洞和坑道，在油层压实和地层压力下降情况下，使周围岩石应