稠油热采井套管柱损坏机理及预防措施研究

摘 要：我国是石油资源大国，而且重油所占的比例非常大，在开采稠油的过程中，由于稠油资源具有注汽次数多、出砂气窜现象多发、开采周期短等特点，常常会遇到套管柱损坏的问题，在很大程度上影响开采进度。因此，本文针对套管柱出现损坏的原因，研究预防套管柱损坏的主要方法，以期能够改善套管柱损坏情况，提高油藏的开采效率与开采质量。

关键词：稠油热采井；套管柱；损坏；预防

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.248

0 前言

一般情况下稠油井中的套管柱损坏，主要有三种类型：第一，漏失，其产生原因绝大多数为腐蚀，导致管道内出现不同程度的破裂，如果没有及时处理，还容易导致大井段破漏，后果非常严重。第二，变形，一般情况下为缩径变形，容易导致开采量减少，严重时还会堵塞管道。第三，错位，多是因为地层移动而导致管道受力发生变化，进而形成断脱，这种情况在修复过程中的难度很大。

1 损坏原因

1.1 高温变化

稠油热采井中的高温，是造成套管柱损坏的一个主要原因。很多工程在油层上段都没有安装热处理设备，还有一些工程没有及时处理已经失效的封隔器，这些因素都会使得井内的高温蒸汽直接作用于套管柱，套管柱长期处在高温工作条件下，其工作效能很容易降低，进而影响其使用寿命[1]。从实际情况来看，如果长期处于高温工作环境下，其抗拉强度、弹性模量以及工作效能，都会出现不同程度的降低。

1.2 油井问题

当前，很多稠油井都会出现出砂现象，尤其是对油井进行挖掘的过程中，油层很容易因碰撞而出砂，如果岩砂飞溅到稠油井中，就会导致该段套管陷入到亏空境地，这种情况是非常危险的。另外，如果地层压力在同一时间出现降低情况，那么在物理挤压的条件下，岩石无法保持原本相对平衡的应力，在这种情况下，也很容导致套管因受到挤压而发生破损。

1.3 热能处理

在稠油热采井中，很容易产生高温热应力，如果没有对其及时处理，就会对套管产生破坏。在对稠油井注气时，怎样运用技术，将井内存在的热能疏散，也是当前领域内部面临的主要问题。现阶段，很多工程都是通过加设隔热管的方式来改进套管柱的，运用隔热材料来阻隔油层，降低封隔器的失效率，从而达到预防套管柱损坏的目的[2]。

2 预防措施

针对当前稠油井套管柱出现的损坏问题与损坏原因，本文提出以下几种预防措施：

2.1 提拉预应力

这种方法是20世纪80年代提出的预防套管柱破坏的主要方法，比较有代表性的是辽河油田，取得了良好的应用效果。这种方式主要是将提拉预应力通过物理方式施加到套管中，其主要目的是为了从根本上提升套管的初始预应力，从而使其在使用过程中可以承受更大的压力，在实际工作中能够有效抵御稠油热采井所产生的高热能，延长使用寿命，降低损坏几率。

2.2 替换接头套管

在过去的很长一段时间里，我国所运用的套管都J55，这种套管的性能较低，在完井过程中，很容易造成大规模损坏，不仅造成了巨大的经济损失，还会影响采油进度[3]。因此，我国也逐渐意识到了J55的应用缺陷，开始引进一些国外的先进技术与配件，如偏梯扣套管。这种套管属于高钢级，有着很高的强度，虽然在密封性方面相对较差，但对于强度较高的工作，有着很好的应用效果。

2.3 运用专业水泥

在实际工作中，如果水泥将向井口的返渗不及时，那么就很容易导致套管损坏问题。在开采油藏时，注汽是必要的开采环节，对于稠油油藏来说，很多情况下还需要进行多次注汽，而注汽过程很容易造成套管飞窜，严重时可能会窜出两米以上，对油藏的正常开采造成了严重阻碍。因此，在开采过程中，需要运用热采专用设备与专业水泥，以确保水泥能够正常及时返到井口，提升油藏的开采效率与产出率。

2.4 发挥热应力

对于套管来说，将其自身的热应力充分发挥出来，是确保套管不出现损坏的关键，而想要充分发挥出套管的热应力，就需要依托于隔热管。因此，需要在套管上加设隔热管，以提升热应力的发挥率。能够对隔热效果产生影响的因素有：油管材质、工作状态、隔热效能、密封效果以及设备工艺等。另外，想要充分发挥套管的热应力，还可以运用热应力补偿器，设备中的波纹管在其他装置运行过程中，会逐渐伸长，当其他装置停止运行时，波纹管便会逐渐压缩。与此同时，井下高温也会作用于波纹管，使其产生一定程度的伸缩变化。波纹管的伸缩可以促进套管热应力的进一步发挥。

2.5 运用螺纹接头

套管的材质在很大程度上决定了其自身的热应力，因此，在选择套管的过程中，还需要对材质充分考虑。由于套管在工作时比较容易产生破损，歪曲等情况会导致接头跳扣，接头的密封性也会因此受到影响。而选用特殊螺纹接头便可以有效解决这一问题，不仅能够提升整个套管的强度与延性，还具有便捷直观的操作特点，而且灵活性较强，能够适应比较密集的工作环境。

3 结论

当前，热采井套管柱损坏问题仍然是世界范围内面临的主要问题，想要预防这种现象的发生，就一定要从多个方面入手，无论工程设计，还是材料选择，都需要进一步完善。因此，当前需要解决的问题是研发出更有针对性的套管，从根本上延长其使用寿命，确保稠油油藏的正常开发。

参考文献：

[1]杨慧.热采水平井套损机理分析及破漏套管补贴加固技术研究[J].机械工程师，2014（10）：250―252.

[2]祝效华，刘少胡，刘应华等.高温热采井水泥环缺陷对套管安全性的影响分析[J].水动力学研究与进展A辑，2012（04）：478―485.

[3]赵越.稠油热采注汽管网的失效机理及预防措施分析[J].化工管理，2015（02）：43.