防水套管范文
时间：2023-10-01 07:05:17
防水套管篇1
【关键词】人防地下室；防水套管；预埋；穿越；渗漏
进入二十一世纪的我国，随着城市化的高速发展，高层民用建筑争向建设，绝大部分高层建筑都设有地下层，少则一层，多则三至四层。目前新建项目中，高层建筑的地下室及住宅小区地下室内均要求设有（5-6级）人员掩蔽所。笔者所处的珠江三角洲地区，地下水水源丰富，水位相对较高。而作为人防区的高层建筑地下室基本是布置在地下水常时水位一下，防护外墙难免需要穿越一些水电管道，这样就必须对管道穿越处进行密闭处理，隔绝地下水入侵人防区，最简单直接的做法就是在穿越处设置防水钢套管。对于普通地下室防水钢套管安装工程中，很多时由于安装单位对套管的安装做法不够重视，安装人员凭借经验施工，往往导致防水钢套管四周出现渗水现象，地下水沿挡土墙内壁留到地面，造成地下室地面环境的污染。这种现象在人防地下室工程中是严格禁止发生的。战时出现地下毒水渗入人防区，将会对避难人员造成致命的伤害，后果是以血作为代价！在此，笔者认为人防地下室对防水套管的安装施工应予以重视。
一、防水套管的设置位置要求
《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005第6.1.2条阐述如下：
穿过人防围护结构的给水引入管、排水出户管、通气管、供油管的防护密闭措施应符合下列要求：1，管径不大于DN150的管道穿过防空地下室的顶板、外墙、密闭隔墙及防护单元之间的防护密闭隔墙时及管径不大于DN150的管道穿过乙类防空地下室临空墙或穿过核5级、核6级和核6B级的甲类防空地下室临空墙时，在其穿墙（穿板）处应设置刚性防水套管。2，管径大于DN150的管道穿过人防围护结构时及管径不大于DN150的管道穿过核4级、核4B级的甲类防空地下室临空墙时，在其穿墙（穿板）处应设置外侧加防护挡板的刚性防水套管。
二、防水套管在人防工程中所起作用
人防工程预埋套管、穿墙管的防护密闭是防护工程的细部作法，其主要目的是防止冲击波、毒剂、核辐射等穿越人防工程围护结构进入人防工程内部。各种管道穿越人防墙体时，套管、密闭翼环、防护抗力片、防护阀门应按设计要求制作、安装。预埋穿墙套管是管道穿墙的常规做法，套管密闭翼环的主要作用是阻止毒剂从套管和墙体之间的孔隙进人防工程内部，在外墙上还能起到防水作用。密闭翼环应位于墙体的中间，翼环与穿墙短管结合部位应双面满焊。防护抗力片的作用是阻止冲击波从套管和管道之间的孔隙进入人防工程内部。抗力片上槽口宽度应与所穿越的管线外径相同，两块抗力片的槽口必须对插。
三、防水套管穿越人防区的施工要点
笔者查阅了大量有关防水套管的安装、填充、封堵方法等资料，并向多个施工单位现场主管请教咨询，整理了一些关于防水套管穿越人防区的施工要点，让同行技术人员参考交流。
（一）套管的制作：
1、在加工制作套管前认真熟悉并分析如何制作安装预埋套管。
2、根据建筑平面图，结构管面图以及建筑立面图，来确定套管的长度。在根据给排水平面图和大样图，并参照标准图集来制作。
3、给排水套管在制作时应注意，安装后应管口与墙、粱、柱完成面相平。
4、钢套管须与止水翼环周边满焊。
5、电气套管安装后管口两边应伸出墙、粱、柱面5～10CM。
6、在制作防水套管时，翼环和套管厚度应符合规范要求，防水套管的翼环两边应双面满焊，且焊缝饱满，平整，光滑，无夹渣，无气泡，无裂纹等现象。焊好后，把焊渣清理干净，再刷两遍以上的防锈漆。在安装时，套管两端应该用钢筋三方以上夹紧固定牢固，并不得歪斜。
（二）管道的安装：
1、管道及管件在使用前应观察外观、灌水和外壁冲水逐根检查有无裂缝、有无砂眼，管壁是否厚薄均匀。
2、检查所有承插口是否到位、牢固、密实。
3、管道坡度应均匀，不得有倒坡。屋面出口处管道坡度应适当增大。
4、管道安装应按施工验收规范设置支吊架。
（三）套管的填充：
施工过程中必须防止预埋套管遭堵塞的现象发生。可通过以下方法加以注意，尽量按此指引施工。
1、现浇楼板、柱内的穿粱套管在配合土建安装完成之后，浇捣混凝土之前应采用报纸、草包等软性物填充严密，防止沙浆进入套管和接线盒引起堵塞。
2、为防止室外地下水或雨水通过防水套管进入地下室，可以确保后续设备安装有良好的施工环境。因此，地下室出外墙处防水套管采用软性物封堵外，在防水套管预制加工时，应在套管一端端口采用钢板焊接封堵，待防水套管管道安装时再开启。
3、管道穿防水外墙，应随结构预埋刚性或柔性防水套管。
4、管道穿墙处、穿楼板处、穿屋面处应随结构预留洞，待结构施工完毕后再进行套管埋设，穿墙预留套管时两端一定要用胶布等密封好。
5、穿越人防楼板、人防墙体及人防扩散室处的管道及测压管应随结构预埋密闭套管。
（四）管道的封堵：
1、管道安装完毕并经通球，通水试验后，方可经行封堵。（楼板管道应安装钢套管，钢套管安装好后应高出完成面20mm，封堵方法基本和下面无套管的封堵方法一样，只是最后要封堵至管口平，并做止水圈环）
2、无钢套管封堵方法：在原预留洞边及洞壁凿毛，并把垃圾、灰尘清理干净再用清水冲洗干净，润湿24小时以上，然后支顶模或吊模，支好模后再用清水冲洗一遍，然后浇筑比楼板混凝土标号高一级的细石混凝土（掺12%USA膨胀剂），浇筑高度为楼板厚的1/3至1/2，捣实抹平（不能压光）后注意定期浇水养护。
3、一次封堵48小时后拆除模板并在形成的坑上注满水试验，24小时后如果不漏水或渗水量微小，即可进行第二次封堵。
4、二次封堵浇筑前先在坑底及四周刷一层掺防水胶的素水泥浆，然后浇筑比楼板混凝土标号高一级的细石混凝土（掺12%USA膨胀剂），浇筑完后比楼板低1cm。
5、第二次堵洞完成后一天即可注水试验，两天后如果不渗漏，堵洞工作结束，可交专业瓦工洞口上下表面抹平、压光，再由下一道工序进行施工。
6、如果第一次堵洞后试水渗漏量较大，或第二次堵洞后渗漏，则须凿开所有堵洞混凝土，重新支模堵洞，堵洞方法跟上述一样，直到不渗漏为止。凡未经试水合格的洞口不得进行下一道工序。
（五）给排水专业中，穿墙水套管的封堵：
1、在安装管道进入套管之前，应先清除套管内的杂物，和铁锈，并在管壁刷防锈漆，等防锈漆干透之后才将管道穿过套管，道管的坡度及支吊架调整，固定好后方可进行封堵工作。
2、先用清水冲洗管壁，保证管壁湿润，再用细石混凝土（掺12%USA膨胀剂）填充至套管的中间1/3部位，并在管道的上下左右振捣密实。
3、第二次封堵从墙的外侧进行，方法同第一次封堵方法一样。
4、第三次从墙的内面进行封堵。
四、结语
目前，在机电安装行业中，人防地下室穿越套管的施工问题多多，安装效果不是很理想，特别是当封堵做得不好时会引地下水渗漏入侵人防区，造成严重的后果。笔者通过对施工技术措施的学习，参与多个人防地下室的穿越套管现场施工指导，与施工方协调沟通，作了以上的简单总结，希望同业人员在结合规范和图集的基础上可以参考，以利于人防地下室防水钢套管的安装得到一定的质量保证。
参考文献
[1]全国民用建筑工程设计技术措施（防空地下室）
[2]人民防空地下室设计规范GB 50038-2005
[3]防水套管（标准图集）02S404
[4]防空地下室施工图设计深度要求及图样081FJ06
作者简介：
防水套管篇2
【关键词】套管；注水；腐蚀
中图分类号：P61文献标识码：A文章编号：1006-0278(2012)04-118-02
众所周知，低渗透油气田在我国油气开发中有着重要意义。我国发现的低渗透油气田占到新发现油气藏的一半以上，而低渗透油气田产能建设的规模则占到油气田产能建设规模总量的70%以上，低渗透油气田已经成为油气开发建设的主战场。仅2008年，低渗透原油产量就占全国原油总产量的37.6%，低渗透天然气产量则占全国天然气总产量的42.1%。其次，我国低渗透油气资源分布具有含油气多、油气藏类型多、分布区域广以及“上气下油、海相含气为主、陆相油气兼有”的特点，在已探明的储量中，低渗透油藏储量的比例很高，约占全国储量的2/3以上，开发潜力巨大。
1.导语
对于低渗透油田一般采用高压注水的开发方式，高压注水开发虽取得了明显的经济效益，但也使注水井套管的工作环境不断恶化，套管所受的负载不断增加，造成套管出现不同程度的变径甚至破裂，部分井还出现了浅层套管漏失窜槽的情况。为此迫切需要找出引起这些油田套管损坏的主要原因，并采取相应的措施，防止或减少高压注水井的套管损坏，这对今后低渗透油田正常的注水开发具有着重要意义。
2.高压注水井套管损坏特征
低渗透油田高 压注水井套管损坏以套管漏失、缩径变形为主，变形严重的发生破裂现象。经统计，86.2%的套管损坏井套损出现的时间一般在转注后5年以内。 套管漏失主要发生在套管上部未固井井段，缩径变形主要位于射孔部位附近的夹层及射孔井段，且缩径变形水井注水压力一般都比较高，射孔部位出现套管变形的注 水井大都存在出砂情况。
3.高压注水井套管损坏原因分析。
对套管损坏问题，国内外不少学者进行了多方面研究，主要有以下观点：地质因素：主要包括构造应力、层间滑动、蠕变、注水后引起地应力变化等；钻井因素： 主要包括井眼质量、套管层次与壁厚组合、管材选取和管体质量；腐蚀因素：主要有高矿化度的地层水、硫酸还原菌、硫化氢和电化学腐蚀等；操作因素：主要有下 套管时损坏套管、作业磨损、高压作业、掏空射孔等。
3.1套管缩径变形损坏机理分析
3.1.1泥岩段套管损坏机理
注水诱发泥岩段套管损坏的基本原因是：注入水进入泥岩层，改变了泥岩的力学性质和应力状态，从而使泥岩产生位移和变形，挤压造成套管损坏。
油水井完井一段时间内，套管通过水泥环与地层紧紧结合为一体，套管不受地应力作用，仅承受管外水泥浆柱压力。这对于一般按水泥浆柱设计下入的套管，不会发生套变。但油田注水开发后，情况发生了变化。当注入水进入砂岩层时，水在孔隙中渗流，岩石骨架没有软化，地应力作用也没有变化。当注水井在接近或超过地层破裂压力注水时， 大量高压水便窜入泥岩隔层、地层界面引起地质、地层因素变化，对套管产生破坏力。不平稳注水使地层经常性张合，导致套管周围的水泥环松动、破裂，注入水得 以沿破裂的水泥环窜至泥岩层，使注入水与损坏段外泥岩充分接触。
由于地下岩层非均匀地应力存在，当注入水进入泥岩层，破坏了其原始的含水状 态，使泥岩层出现侵水软化，产生了蠕变变形，从而在套管周围形成了随时间而增大的类似椭圆型的径向分布非均匀外载，要忽略水泥环的作用时，这种载荷在最大 地应力方向将超过该深处的最大主地应力值，而在最小地应力方向低于该深处的最小地应力值。
3.1.2砂岩段套管损坏分析
高压注水时，如油层物性差，油水井间连通性不好，就会在油层附近蹩起高压。蹩压作用使岩石骨架膨胀，吸水层厚度增加，引起砂岩层局部发生垂向膨胀。在实际注水井中，由于射孔井段一般都是砂岩和泥岩的混层，注入水进入地层后，引起砂岩垂向膨胀，降低了套管的抗挤毁强度，在泥岩蠕变引起的径向挤压载荷的作用下，套管发生变形损坏。
3.2套管漏失损害机理分析
套管漏失主要发生在套管固井水泥返高界面以上。据调查，引起井下套管腐蚀的因素很多，通过对低渗油田注 入水常规离子化验资料及水质指标监测结果进行分析发现，污水回注区引起腐蚀的主要因素是水中的溶解氧（在0.05-0.40 mg/l，超标2-8倍）、硫酸盐还原菌SRB（25-1100个/ ml）及高矿化度（30000 mg/l以上）等。各种因素下的腐蚀率又受到温度、PH值、水流速等外部条件的影响。另据有关报道油层采出水中较高的H2S也是造成套管腐蚀的主要因素。通常情况下，油套环空长期处于封闭状态，因此起腐蚀作用的主要因素将是SRB菌及H2S气体。
4预防治理套损井的几点措施
4.1防止注入水窜入软弱夹层
a注入压力限制在地层微裂缝以下注入压力应以满足注水量，防止套管损坏为合理注入压力。如果这两项发生矛盾时，应以后者来确定，注水量则通过调整注采井网，增加注水井数来满足。在生产中，注水、压井时，井底压力都不得高于地层最小水平地应力，以免形成注入水窜入软弱夹层。因此，一个油田开发前，应开展地层地应力测试，根据地应力测得结果，按开发方案要求，把注入压力控制在最小地应力以下。b加强注入水质配伍研究，控制注入压力过高定期对高压注水井采取洗井、防膨及解堵措施，防止各种因素造成地层污染；避免注水压力超高。同时加强注水配伍方案研究，对已污染地层可采用低伤害酸预处理后再， c提高固井质量，保证层间互不相窜，采取有效措施提高固井质量，防止注入水沿水泥胶结不好层带窜入泥岩层，如下套管扶正器使套管居中；调整好水泥浆性能；控制水泥浆上返速度和高度等，使第一、二界面结合牢固
4.2防止上部套管腐蚀漏失
通过上面的分析可知上部套管漏失主要是由于腐蚀造成的，因此在生产上必须从防止腐蚀入手保护套管，减少漏失的发生。
4.2.1提高注入水质量，减少腐蚀伤害
当发现井下套管漏失是由于腐蚀造成的，应根据化验出的各种离子成分含量分析判断是属于那种腐蚀而采取相应的防腐措施。在生产实际中应对不同区块的腐蚀损坏作出分析化验，根据腐蚀类型和腐蚀速度进行防腐，杀菌措施。
4.2.2采用环空保护技术提高套管使用寿命
环空保护与软密封隔离技术是一种用于注水井环空防腐的保护技术。它是在油套环空的水中加入保护剂，抑制细菌的繁殖，减轻腐蚀，同时在环套空间下部加入软 密封隔离塞，使保护液与注入水隔离，它的作用类似于封隔器，且不受套管变形限制。该技术可用于所有的合注井和分层注水井，特别是套管变形的合注井。
4.2.3钻井完井时
提高水泥浆上返液面，加强固井质量针对套管漏失主要发生在套管未固井井段上部的现状，完井时可考虑提高水泥环上返高度至地面，并采取措施保证固井质量，达到水泥浆硬化后在套管周围形成一圈致密连续的水泥环。
4.2.4针对注水压力高
腐蚀性强的水井，采用封隔器卡封上部套管，既可有效保护上部套管，又可防止高压注水对套管造成进一步损坏。
4.2.5采用阴极保护技术
防水套管篇3
［关键词］ 超深覆土管道 穿墙套管 多层防水 渗漏处理
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
超深覆土顶管井在日常运行中由于受地下水压过高、穿墙套管承压变形过大及施工中顶管出洞封堵不彻底等因素影响，常常碰到顶管穿墙套管渗漏的问题，因此，要处理好深覆土顶管井穿墙套管渗漏问题，宜采用多层防水、综合处理的治漏工艺，以下结合工程实例，具体介绍该项治漏方法。
一、渗漏发生具体原因
在整个顶管工程中，管道出洞时的封堵工艺是非常关键的施工环节，因为，该环节施工质量的优劣直接影响到以后顶管井在使用过程中穿墙套管是否会出现漏水现象，以及漏水现象的严重程度。上海市青草沙水源地管道工程超深覆土顶管井施工过程中，采用在进出洞口位置外侧采用双排ф850搭接250的水泥搅拌桩作为顶管出洞止水挡土、在穿墙套管与顶管机头接触面上密封橡胶圈、在穿墙套管止水法兰盘处预留注浆孔注浆的方式封堵出洞时随时可能会涌入的地下水。
在实际施工中，顶管机头顺利出洞，穿墙套管未出现渗漏水情况。然而，在该项工程竣工运营一年多后，有部分井室穿墙套管开始有不同程度的渗漏水现象。经过测量漏水井室渗漏量和渗漏压，分析相关数据、资料，发现漏水原因具体如下：
管道不均匀沉降、侵蚀及各种挤压力作用造成水泥搅拌桩内部行成细微缝隙，地下水渐渐渗入，聚流到井室外壁处。
由于在安装穿墙套管后，未预压套管，直接浇筑混凝土墙壁。致使在井室竣工运行一段时间后，穿墙套管与混凝土墙壁产生形变差，在套管与墙壁间形成小裂缝，行成渗漏通道。
穿墙套管与顶管管道间止水橡胶圈因较长时间腐蚀、老化、穿墙套管与顶管管道间位移差以及地下水压力作用，使橡胶圈周围产生缝隙，形成渗漏通道。
原注浆在不断渗入的地下水作用开始逐渐流失，地下水通过水泥桩—混凝土墙壁裂缝及水泥桩—套管与顶管间橡胶圈缝隙—注浆缝隙两条通道渗漏至井室内。
二、止水堵漏方法选择
考虑在超深覆土井室中，无论刚性防水材料、柔性防水材料还是刚柔结合多层防水材料都会由于地下水的高压渗透而被破坏，造成防水失败。所以，针对两条渗漏通道，均采用刚（柔）性和蠕变性防水层相结合的方法止水堵漏。蠕变性材料是一种有机高分子配合材料，其不仅具有防水功能，更具有在常温状态且无外加作用影响下较强的自愈能力——即当由于环境温度、周围应力作用下自身形状发生改变时，能迅速做出相应变形以保持原有形状，并能通过渗入、填充、粘结裂缝，使周围所接触物体的应力重新恢复平衡状态。因此，当刚性、柔性防水层受水压作用开始发生破坏、产生微小孔缝时，蠕变性材料会及时向受损部位迁移变动，填补、修复微小破损部位，使其被损程度不会继续扩大，同时，所修复部位所受应力被蠕变性防水材料分担，地下水压无法再次破坏，原防水层重新恢复防水功能。特别当运营时间逐年日增、管道设备、设施状态趋于稳定时，蠕变性材料与刚（柔）性防水层充分结合，一起发挥稳定防水作用。
三、治漏方法具体介绍
1、混凝土墙壁裂缝处理方法：
1）根据地下水位高压力大的特点，首先疏引漏水，对漏水处沿套管周围凿开基面，宽度和深度根据实际情况而定，一般应以最大损坏程度的墙片尺寸为凿除标准。
2）开凿完成后，清除表面松动砂浆并清扫干净，按开凿宽深度裁一条遇水膨胀止水胶带，绕管线一周，在接口处朝下端连接一根塑料引水管对准漏点，使漏水从管内排出。因为遇水膨胀橡胶是以亲水性的聚氨脂材料、膨润土等遇水膨胀材料与橡胶混炼而制得的具有遇水膨胀功能的一种特殊材料，它具有优良的弹性，延伸性和膨胀止水性能，还具有外形可再塑性。当它浸泡在水中时，由于膨胀材料吸水体积膨胀，致使橡胶体积增大，由于氢键的作用，使水分子牢牢地被拉住，即使在机械压缩作用下，这些水也不会被挤出。经过一段时间的疏通引水，因为胶带在水浸润下已达到膨胀状态，最主要的漏点已基本封住。但周围局部缝隙仍有渗水，对这些轻微渗漏处和橡胶圈整体喷涂速凝水泥砂浆，厚度1—2mm。
3）待砂浆凝结后，按照传统工艺方法，应是沿开凿面刷涂柔性防水涂料，最后再刷涂刚性防水层。但在分析青草沙井室实际情况后，我们认为按照传统涂刷柔性防水材料工艺很可能起不到长期止水的效果，因为青草沙井室内管口承受地下水压力都在0.5MPa以上，最大承压更是达到1.02MPa。在此较高压力长期挤压、冲蚀下，原喷涂的速凝水泥砂浆很容易流失，形成新的渗漏孔隙，而覆盖于砂浆层上的柔性涂料防水由于基本没有抗应力的性质，所以，当砂浆层流失、破坏后，也会在水压、流浆双重作用下，随之破坏，从而刚性防水层成为唯一防水。一旦在管道沉降、套管形变等应力作用下，刚性层产生微小缝隙，则使地下水就能长驱直入，完全破坏整个防水层。故在综合考虑后，在砂浆防水材料上，选择喷涂蠕变性防水材料，厚度2—4mm。
4）最后在表面涂刷刚性防水层，采用五层进行抹面，每层厚度小于5mm，以保证防水质量。当刚性防水层达到强度后，及时拨出引水管，立即将准备好的速凝胶泥迅速填入排水孔内，待凝结后，再喷涂蠕变性防水材料，再用1：2水泥砂浆抹平洞口。由于蠕变性材料的特性，当刚性防水层有微小破损时，蠕变性材料又能很好的填补破损缝隙，并在长期蠕变作用下，使各防水层逐渐成为连接紧密的整体防水层，达到长期防水的效果。
2、顶管间橡胶圈缝隙—注浆缝隙处理方法：
套管与管道间漏水主要原因是原套管内橡胶圈老化及地下水挤压橡胶圈、砂浆，形成缝隙，造成漏水。针对渗漏形成机理，我们仍旧按照采取各层防水相结合、并以蠕性防水为关键层的策略选用相应材料，考虑到套管与顶管管道间均是金属接触面，在套管与管道相对微小位移和较高地下水压不断强力渗透共同作用下，与金属的接触面容易被挤压出漏水缝隙。我们选用橡胶圈止水带、双组分聚氨酯、蠕变性材料、JS防水涂料和水泥基聚合物水泥五层防水相结合的整体止水结构。这样，既能通过橡胶圈止水带补偿套管和管道相对微小位移所造成的缝隙、又能发挥多道防水功能，同时，在蠕变性材料的作用下，使双组分聚氨酯和JS防水涂料粘结成为整体，更好的发挥一体防水效果。具体方法如下：
1）首先，用遇水膨胀橡胶圈止水带填充套管和管道之间的缝隙。要求填充密实，厚度40~50mm，橡胶圈止水带在套管的空隙中再次成型为和管间空隙尺寸一样的形状。且当套管与管道间渗漏水在流至橡胶圈止水带时，被橡胶圈吸收，体积增大，阻止了地下水的进一步渗入，形成第一道防水。
2）第一道防水施工完毕，随即涂刷双组分聚氨酯防水涂料。要求直接涂刷到遇水膨胀橡胶止水条上，并在套管和管道上涂刷的长度为70~100mm，厚度不少于1mm，形成第二道防水。
3）在聚氨酯上依次喷涂、刷涂蠕变性防水材料和JS防水涂料，厚度均不小于4mm，形成第三、第四道防水。
4）最后，用JS防水涂料的液料部分拌合水泥，形成水泥基聚合物水泥。将水泥基聚合物水泥分层依次填入套管和管道的空隙中，填满压实，且厚度不小于20 mm。
［结论］渗漏处理过程中，耐久性和抗变形是工艺的关键，而抗变性是耐久性的前提保证，由于使用了蠕变性防水材料作为多道防水的关键层，使防水层在地下水压、穿墙套管与墙壁形变差和管移作用下的抗变性大大的提高，较好的解决了在传统防水工艺作用下，深覆土顶管井穿墙套管屡治屡漏的问题。且多道防水的结合，既发挥出各自的特性，又通过共同作用，提高了整体防水效能，达到了较为长久、稳定的良好防水效果。
参考文献
[1] 张道真 主编黄艳雁薛绍祖副主编防水工程设计中国建筑工业出版社
[2] 邵成猛 超深覆土顶管出洞施工技术净水技术 2012年第三期
防水套管篇4
关键词：小修作业 套管损伤原因 防范对策
1 孤岛油田油水井套损现状
随着开发时间的延长，孤岛油田各种类型的套损井有逐年增加的趋势，特别是近年来套损速度明显加快。到2011年12月底孤岛采油厂套损井总数1611口，占油水井总井数的32.7%；套损油井731口，占油井总数的25.6%。
2.1 损坏类型
根据油井作业现场解剖，孤岛油田类型主要有弯曲、错断、破裂、缩径、穿孔漏失等五种类型比较见，其中弯曲、错断占到套管损坏井数的85%，为主要损坏类型。
2.2 套损位置在井深剖面上的分布规律
从套管损伤井的套损位置在井身剖面上的统计资料看，套变位置主要集中分布在射孔上界以上20米至油层中部区域内，占统计套损井数的80.8 %。
2 不同修井工况套损机理分析
套管损伤井的套损位置调查统计表明，到2011年12月，共有套损井1311井次（表1）。
表1 套管损伤井的套损位置在井身剖面上的统计表
2.1高压施工对套管损伤机理分析
高压施工针对套管而言，是指修井作业中施工压力超过套管标准试压值（177.8mm套管12.0MPa，139.7mm套管13.0MPa，）。但孤岛油田在修井作业工艺实施过程中，有很多工艺措施施工的压力大幅度超过20MPa。
2.1.1高压对承压能力弱的套管造成的损伤
孤岛油田表层水盐碱含量高，注入水矿化度高，这些因素加速了套管的腐蚀。注水井油管在长期的注入水腐蚀下，已被腐蚀穿孔，油管内外被腐蚀严重，这样可预测出注入水不但走油管通道，同样可由穿孔的油管通道进入油套环空，套管同样被不同程度的腐蚀，给以后需套管承压时而埋下隐患。
2.1.2 防砂施工中油管刺漏造成套管损坏
形成油管刺漏的基本条件是油套产生压差及油管漏失。当以上两个条件形成后，高压携砂液会从油管漏点释放，可能像水力喷砂射孔一样在短时间内击穿套管。
2.2二次射孔对套管的损坏
孤岛油田自投入开发以来，为了提高油井产能，采用大枪大弹，大直径射孔孔眼削弱了套管抗拉抗压强度。再加上腐蚀、高压施工等因素影响，套管的抗拉抗压强度会大幅度降低。目前的射孔枪一次射孔最大孔密只能达到20孔/米，GDNB76X35井D177.8mm套管上孔数设计一般为32孔/米，射孔方式是采用16孔/米射孔枪进行二次复射。
2.3磨铣施工中套损机理分析
井下作业在无法正常打捞井内损坏的鱼顶落物时，经常采用磨鞋将损坏的落物鱼顶磨铣掉，以便于落物的打捞。磨铣工具损伤套管的因素主要有以下几方面：
2.3.1磨铣碎屑对套管的损伤
循环液由磨铣工具水眼返出，从外壁与套管内壁环空上返。同时，碎屑必须经磨铣工具外壁与套管内壁环空上返，因磨铣工具外壁与套管内壁空间的限制，小于这个空间的碎屑被循环液携带至地面，而大于这个空间的碎屑和碎块就会在磨鞋底部边缘堆积或水槽中卡住（图1），这些碎屑及碎块会随磨铣工具一起转动，造成磨铣的卡阻和划伤套管。
2.3.2磨铣工具本身对套管的损伤
磨铣工具磨偏后对套管造成的损伤。工具在井筒中随意摆动，偏磨套管壁，导致套管壁变薄、甚至磨穿。
磨铣工具本体磨铣材料对套管造成的损伤。磨铣工具磨铣材料一般采用高强度合金材料，在磨铣的同时也会对套管造成划伤，当磨铣进尺缓慢这种划伤会对套管造成很大当伤害。
2.4打捞解卡对套管的损伤
打捞是修井作业在井下事故处理中常采用的一种措施，如果操作不当会造成打捞工具抄手，其后果一是造成打捞失败；二是造成事故复杂化；再有如果工具被卡，工具的高强度牙块会在反复的活动解卡过程中，不断地对套管造成刮伤，严重的会挤破套管。
大负荷解卡对套管的提拉。在大负荷解卡时，作用在落物上的拉力传递到套管上，使套管产生自卡点向上的提拉，如果该处套管无水泥固井或水泥环破坏，套管便有可能被提拉发生弯曲。
2.5高频率起下管柱作业对套管的的损伤
油管在套管内的起下，会对套管产生不断的磨损，磨损的程度与井的斜度与频率有关，斜度越大频率越高则磨损程度越大。
2.6化学防砂及封堵地层对套管的损伤
GD1-17X424套管的损伤原因为化学防砂料及封堵剂都不同程度存在固化后体积膨胀的现象，如果化学防砂料及封堵剂在地层中能均匀分布，则套管受力会均匀一般不会产生变形；如果化学防砂料及封堵剂在地层中局部堆积，则套管会受单向挤压力便易产生变形。
3 油井修井作业对套管损坏的预防对策
3.1高压施工对套管的保护
孤岛油田目前已进入特高含水开发期，套管在生产、注水过程中已经严重腐蚀老化，部分井的套管已不能承受高压。现场施工时采用封隔器来封闭油层以上套管环空，封隔器以上套管不承受压力，起到了保护套管的作用。
3.2钻磨铣施工过程中的保护对策
解决钻磨过程中大块碎屑无法上返的问题是钻磨作业过程中套管保护的关键。
3.2.1采用局部反循环磨铣工具
局部反循环磨铣工具防磨损套管原理是：水流经上接头的心管进入由侧孔喷出，经工具外壁与套管内壁下行，沿磨铣工具底部水槽由本体内循环孔上返水道在小圆柱与大圆柱之间返出的局部反循环方式。它具有不改变循环水的冲刷、冷却、携带作用；不但有效防止正循环磨铣所产生的碎屑卡钻、磨损套管的事故的发生，而且提高了磨铣效率，避免了套管损伤的优点。
3.2.2优化施工参数
磨铣施工前详细了解井身结构选择合适尺寸的磨铣工具、弄清楚井内鱼顶形状、材质、是否卡住还是活动；施工中分析返出碎屑情况，研究井内磨铣状况，采取合理的转速和钻压。如果长时间磨铣无进尺的情况不可盲目增加钻压、钻速，应该降低钻速上提管柱缓慢下放观察分析。
3.3合理选择射孔方式
套管射孔完井是孤岛采油厂主要的完井方式，射孔孔眼伴随油气井从投产开发到停产报废。开展射孔之前应该对套管性能、材质、产能适应性研究，结合地层渗透率进行产能论证，选择合理孔数、孔密，确保射孔尽可能一次完成，避免重复射孔。
3.4提高作业质量，降低作业施工频率
对作业方案进行充分论证，确保作业一次成功，减少反复该层生产；提高作业一次成功率，避免多轮次施工；优化施工设计，优化施工工序，减少管柱起下次数。
3.5化学防砂及封堵工艺对套管损伤机理
通过实验分析化学防砂及封堵用料在地层的分布情况；掌握各种化学防砂及封堵用料的膨胀量有可能对套管的损伤；各种化学防砂及封堵用料对不同井况的适应性。
3.6合理确定打捞解卡工艺措施
一是要准确掌握井内落物状况，优选可退打捞工具。二是大直径套管要使用引鞋，防止工具发生抄手事故。三是活动解卡时间不易过长，且冲击力不可过大。四是避免采用笔尖冲塞法处理塞面。
参考文献：
[1]《油田油水井套管损坏的机理及防治》.北京：石油工业出版社，1994
作者简介：
防水套管篇5
关键词:套管;注水;腐蚀
1、引言
对于低渗透油田一般采用高压注水的开发方式，高压注水开发虽取得了明显的经济效益，但也使注水井套管的工作环境不断恶化，套管所受的负载不断增加，造成套管出现不同程度的变径甚至破裂，部分井还出现了浅层套管漏失窜槽的情况。为此迫切需要找出引起这些油田套管损坏的主要原因，并采取相应的措施，防止或减少高压注水井的套管损坏，这对今后低渗透油田正常的注水开发具有着重要意义。
2、高压注水井套管损坏特征
低渗透油田高压注水井套管损坏以套管漏失、缩径变形为主，变形严重的发生破裂现象。经统计，86.2%的套管损坏井套损出现的时间一般在转注后5年以内。 套管漏失主要发生在套管上部未固井井段，缩径变形主要位于射孔部位附近的夹层及射孔井段，且缩径变形水井注水压力一般都比较高，射孔部位出现套管变形的注水井大都存在出砂情况。
3、高压注水井套管损坏原因分析
对套管损坏问题，国内外不少学者进行了多方面研究，主要有以下观点：地质因素：主要包括构造应力、层间滑动、蠕变、注水后引起地应力变化等；钻井因素：主要包括井眼质量、套管层次与壁厚组合、管材选取和管体质量；腐蚀因素：主要有高矿化度的地层水、硫酸还原菌、硫化氢和电化学腐蚀等；操作因素：主要有下套管时损坏套管、作业磨损、高压作业、掏空射孔等。
3.1套管缩径变形损坏机理分析
3.1.1泥岩段套管损坏机理
注水诱发泥岩段套管损坏的基本原因是：注入水进入泥岩层，改变了泥岩的力学性质和应力状态，从而使泥岩产生位移和变形，挤压造成套管损坏。
油水井完井一段时间内，套管通过水泥环与地层紧紧结合为一体，套管不受地应力作用，仅承受管外水泥浆柱压力。这对于一般按水泥浆柱设计下入的套管，不会发生套变。
但油田注水开发后，情况发生了变化。当注入水进入砂岩层时，水在孔隙中渗流，岩石骨架没有软化，地应力作用也没有变化。当注水井在接近或超过地层破裂压力注水时，大量高压水便窜入泥岩隔层、地层界面引起地质、地层因素变化，对套管产生破坏力。不平稳注水使地层经常性张合，导致套管周围的水泥环松动、破裂，注入水得以沿破裂的水泥环窜至泥岩层，使注入水与损坏段外泥岩充分接触。
由于地下岩层非均匀地应力存在，当注入水进入泥岩层，破坏了其原始的含水状态，使泥岩层出现侵水软化，产生了蠕变变形，从而在套管周围形成了随时间而增大的类似椭圆型的径向分布非均匀外载，要忽略水泥环的作用时，这种载荷在最大地应力方向将超过该深处的最大主地应力值，而在最小地应力方向低于该深处的最小地应力值。
3.1.2砂岩段套管损坏分析
高压注水时，如油层物性差，油水井间连通性不好，就会在油层附近蹩起高压。蹩压作用使岩石骨架膨胀，吸水层厚度增加，引起砂岩层局部发生垂向膨胀。
在实际注水井中，由于射孔井段一般都是砂岩和泥岩的混层，注入水进入地层后，引起砂岩垂向膨胀，降低了套管的抗挤毁强度，在泥岩蠕变引起的径向挤压载荷的作用下，套管发生变形损坏。
3.2套管漏失损害机理分析
套管漏失主要发生在套管固井水泥返高界面以上。据调查，引起井下套管腐蚀的因素很多，通过对低渗油田注入水常规离子化验资料及水质指标监测结果进行分析发现，污水回注区引起腐蚀的主要因素是水中的溶解氧（在0.05-0.40 mg/l，超标2-8倍）、硫酸盐还原菌srb（25-1100个/ ml）及高矿化度（30000 mg/l以上）等。各种因素下的腐蚀率又受到温度、ph值、水流速等外部条件的影响。另据有关报道油层采出水中较高的h2s也是造成套管腐蚀的主要因素。
通常情况下，油套环空长期处于封闭状态，因此起腐蚀作用的主要因素将是srb菌及h2s气体。
4、 预防治理套损井的几点认识
4.1预防治理泥岩层套管变形
4.1.1防止注入水窜入软弱夹层
a注入压力限制在地层微裂缝以下
注入压力应以满足注水量，防止套管损坏为合理注入压力。如果这两项发生矛盾时，应以后者来确定，注水量则通过调整注采井网，增加注水井数来满足。在生产中，注水、压井时，井底
压力都不得高于地层最小水平地应力，以免形成注入水窜入软弱夹层。因此，一个油田开发前，应开展地层地应力测试，根据地应力测得结果，按开发方案要求，把注入压力控制在最小地应力以下。
b加强注入水质配伍研究，控制注入压力过高
定期对高压注水井采取洗井、防膨及解堵措施，防止各种因素造成地层污染；避免注水压力超高。同时加强注水配伍方案研究，对已污染地层可采用低伤害酸预处理后再
c提高固井质量，保证层间互不相窜
采取有效措施提高固井质量，防止注入水沿水泥胶结不好层带窜入泥岩层，如下套管扶正器使套管居中；调整好水泥浆性能；控制水泥浆上返速度和高度等，使第一、二界面结合牢固。
4.1.2提高套管抗挤强度
a完井采用高钢级、大壁厚的套管
由上面的分析可以看到，对容易发生变形的岩层段，普通n80/139.7难以承受不均匀地应力的挤压。在传统保守设计套管抗挤强度时采用上覆岩层压力来确定套管抗最大外挤力。事实上证明用这种方法确定最大外挤力是不合适的。应采用泥页岩蠕变形成不均匀“等效外挤应力”作为套管最大抗挤强度。因此，油田开发前要准确测定地应力值，选择合适的套管等级和壁厚。
b在易发生套管损坏岩层段下双层组合套管
泥页岩层在见水时易产生蠕变，在井壁周围产生不均匀地应力挤压套管，当其“等效破坏载荷”或地层出现施加套管侧向力比较大时，用高强度套管满足不了抗挤需要，这时，可采用双层组合套管，并在环空加注水泥，其强度比原两根套管的强度还要高出25％-70％。
4.2防止上部套管腐蚀漏失
通过上面的分析可知上部套管漏失主要是由于腐蚀造成的，因此在生产上必须从防止腐蚀入手保护套管，减少漏失的发生。
4.2.1提高注入水质量，减少腐蚀伤害
当发现井下套管漏失是由于腐蚀造成的，应根据化验出的各种离子成分含量分析判断是属于那种腐蚀而采取相应的防腐措施。在生产实际中应对不同区块的腐蚀损坏作出分析化验，根据腐蚀类型和腐蚀速度进行防腐，杀菌措施。
4.2.2采用环空保护技术提高套管使用寿命
环空保护与软密封隔离技术是一种用于注水井环空防腐的保护技术。它是在油套环空的水中加入保护剂，抑制细菌的繁殖，减轻腐蚀，同时在环套空间下部加入软密封隔离塞，使保护液与注入水隔离，它的作用类似于封隔器，且不受套管变形限制。该技术可用于所有的合注井和分层注水井，特别是套管变形的合注井。
4.2.3钻井完井时，提高水泥浆上返液面，加强固井质量
针对套管漏失主要发生在套管未固井井段上部的现状，完井时可考虑提高水泥环上返高度至地面，并采取措施保证固井质量，达到水泥浆硬化后在套管周围形成一圈致密连续的水泥环。
4.2.4针对注水压力高，腐蚀性强的水井，采用封隔器卡封上部套管，既可有效保护上部套管，又可防止高压注水对套管造成进一步损坏。
4.2.5采用阴极保护技术
套管的阴极保护原理是采用地面直流电源和辅助阴极，供给大量电子，使被保护金属阴极化，当极化电位极化至被保护金属腐蚀电池中阳极初始电位相等或负些时，腐蚀就被控制。
5、下步研究方向
5.1关于套管形态的监测
套管损坏的形态多种多样，套管变形中除缩径变形外还有椭圆变形、弯曲变形、单面挤变变形等；套漏又有套管裂开、腐蚀穿孔及密封性漏失多种情况。尤其对套管变形的确定，采用打铅印或通井的方式仅能确定一个位置，对于一口井有多处位置的情况就不好确定。建议下步应用彩色成像测井技术或微井径仪对套损形态作深入研究，为套损的研究、预防和治理提供确凿证据。
5.2关于变形机理的深入研究
防水套管篇6
关键词：小井眼；Φ193.7mm套管；射孔工艺；防砂完井；完井管柱
渤海油田当前的井身结构主要为Φ508.0mm×Φ339.7mm×Φ244.5mm常规套管程序，此套管程序能满足渤海油田浅井及地质条件不是特到复杂的中深井作业要求，但是在低油价新常态的今天，该井身结构已无法满足降本增效需求。为此，渤海油田尝试在探井中采用Φ241.3mm井眼×Φ193.7mm套管的井身结构，极大地提高了钻井作业效率，但相应的完井技术尚缺乏专门研究[1-5]。因此，加快研究适合渤海油田的Φ193.7mm尺寸套管完井技术已成为当务之急。
1 Φ193.7mm完井技术特点
生产套管尺寸由Φ244.5mm变更为Φ193.7mm，给后续射孔、防砂等完井作业带来了一系列困难，主要体现在以下几个方面。（1）套管内径小，储层较疏松易出砂，射孔工艺和器材受限，卡钻等事故风险高；（2）现有防砂器材受限，对防砂筛管质量要求高；（3）小尺寸套管对分层系开发的完井管柱提出更高要求。
针对上述问题，对Φ193.7mm套管尺寸下的完井技术进行可行性论证分析，并重点对配套的射孔技术、防砂技术和完井管柱工艺进行优选，并成功应用于某井中。
2 关键完井技术优选
2.1 射孔枪身尺寸优选
油管输送射孔因其能实现负压射孔、保护产层方面有明显优势，因此在海上油田开发中应用较为广泛。尤其针对海上疏松砂岩进行砾石充填时，需要大的射孔面积和干净的孔道，油管输送射孔具有明显的优势。在采用非常规Φ193.7mm尺寸套管后，需要对射孔技术进行优化，以满足渤海油田疏松砂岩对射孔技术的要求。针对射孔技术的优选，主要集中在枪身尺寸、射孔参数、负压值选择几个方面。考虑到油田不同储层选择不同，本文仅对因套管尺寸变化引发的共性问题，即枪身尺寸问题进行探讨。
射孔枪与套管匹配要考虑三个方面因素：（1）射孔效果，即要求射孔枪与套管之间间隙尽可能小，以达到最佳射孔效果；（2）安全因素，射孔后枪体会有适当程度膨胀变形，容易造成卡枪事故；（3）处理措施，即出现卡枪后，必须有配套的打捞工具捞枪，避免使卡枪事故复杂化。根据行业标准，射孔枪发射前后的外径差值应不大于5mm，因此综合考虑射孔枪发射前后的状态与射孔效果，套管尺寸与常规射孔枪匹配情况，即满足Φ193.7mm尺寸套管的射孔枪合理范围应在Φ114.3mm～Φ127mm。另一方面，在射孔后一旦出现卡枪事故，常规配套的打捞工具能够满足打捞作业。综合考虑当前常用的卡瓦打捞筒的数据，满足Φ193.7mm尺寸套管内打捞的打捞筒，其打捞范围为Φ114.3mm～Φ127mm。因此，为保证射孔效果及安全，推荐Φ193.7mm尺寸套管采用Φ114.3mm～Φ127mm尺寸范围的射孔枪。
2.2 防砂技术优选
目前海上油田防砂工艺相对成熟，按照是否进行砾石充填作业，可以分为优质筛管简易防砂和砾石充填防砂两类。对于优质筛管井，目前防砂管柱仅需对防砂封隔器进行调整。经调研，目前国内外主流防砂服务公司均拥有配套Φ193.7mm尺寸套管用防砂封隔器，并以在渤海外市场成功应用。而对于砾石充填井而言，目前的砾石充填防砂服务工具主要针对Φ177.8mm和Φ244.5mm套管。因此针对Φ193.7mm套管，如需进行砾石充填作业，可以通过以下方式解决：内管柱（即防砂服务工具）不做调整，仅对外管柱防砂封隔器做调整，更换为简易防砂封隔器，结合配套外管柱总成与内管柱配套，进行[石充填作业。无论优质筛管简易防砂，还是砾石充填防砂井，其防砂封隔器内径与Φ177.8mm套管用封隔器内径无明显变化，即简易防砂封隔器内径为82.6mm～98.6mm，而砾石充填用防砂封隔器仅82.6mm。内径尺寸未做调整，给后续完井管柱选择带来困难。
2.3 完井管柱优化
Y型生产井。井身结构瘦身后，带来的主要挑战为：（1）电泵外径小，排量受限，扬程受限，电泵寿命短；（2）油管及井下工具内外径小，抗拉强度受限；（3）分采封隔器内径小，生产滑套及开关工具尺寸受限。结合当前现有工具，对电泵机组与旁通管进行分别搭配，同时考虑国内外电泵机组的能力，在Φ193.7mm尺寸套管下，可满足分层开采需求。常见Y分管柱电泵机组与旁通管搭配形式：（1）52mm旁通管+114系列电泵机组；（2）60mm旁通管+107系列电泵机组；（3）60mm旁通管+114系列电泵机组；（4）60mm旁通管+103系列电泵机组；（5）73mm旁通管+95系列电泵机组。可根据油藏配产需求进行筛选满足条件的生产井，作为目标井校核是否进行井身结构瘦身。油藏配产需求，需考虑油井的全生命周期，避免生产后期大泵提液时，无法在该套管尺寸下选择匹配的电泵机组。
注水井。对于采用分层配注的注水井，井身结构瘦身带来的主要限制条件为：（1）注水层数限制；（2）配注量大小是否满足需求。由于注水井常采用优质筛管简易防砂，其防砂封隔器尺寸一般为82.6mm或98.6mm。按照目前的注水工艺，封隔器内径为82.6mm，采用同心分注工艺可以满足最大5层，单层注水量最大700m3/d的注水效果；而封隔器内径为98.6mm时，采用空心集成分注工艺可以满足单井最大6层，单层注水量达700m3/d的注水效果。
3 现场应用
渤海油田于2016年开始尝试在海上进行井身结构优化，将油层套管尺寸优化为Φ193.7mm。油井采用Φ114.3mm射孔枪，射孔弹穿深：1374.4mm，孔径：11.7mm；下入Φ114.3mm优质筛管简易防砂；生产管柱采用60mm旁通管+114系列电泵机组。作业后顺利投产，初期日产油量达195m3/d，且无出砂现象，使用效果良好。
4 结束语
（1）针对Φ193.7mm尺寸套管对应的完井难点，通过对理论和关键技术研究现状的分析，解决了该尺寸套管完井技术难题。
（2）井身结构瘦身，在一定程度上为海上油气田降本增效提供了方向，开辟了新的完井方式，可作为下一步研究发展的方向。
（3）相应完井配套工具和工艺技术及适用条件的研究还不够完善，尚需进一步深入研究。
参考文献
[1]李海玉，和鹏飞，郑超，等.小井眼侧钻底水油藏水平井E15H1钻井技术[J].石油化工应用，2016，35（6）：29-31.
[2]和鹏飞，侯冠中，朱培，等.海上Φ914.4mm井槽弃井再利用实现单筒双井技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2016，43（3）：45-48.
[3]王允海，和鹏飞，万祥，等.渤海152.4mm小井眼长裸眼段筛管完井技术[J].石油化工应用，2016，35（5）：27-29.
[4]边杰，和鹏飞，侯冠中，等.渤海低渗油田定向井井身结构优化[J].探矿工程：岩土钻掘工程，2017（1）：52-56.
[5]和鹏飞.辽东湾某油田大斜度井清除岩屑床技术的探讨[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2014（6）：35-37.
防水套管篇7
文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0117-01
摘要：
注水井套管的工作环境不断恶化，造成注水井的套管损坏。正常情况下注水井压力应该升高，如果不升高，注水量还没有达到地层饱和程度；正常情况下应该是管柱、管线、井筒与地层等情况发生了变化，井下管柱失效、套管破、地层堵塞、管线堵塞等都会造成压力波动。
关键词：注水井; 问题;分析
对于开采十几年的油田一般采用注水的开发方式，注水开发虽取得了明显的经济效益，但也使注水井套管的工作环境不断恶化，注水井的油压一般不会频繁波动，除非注水泵的泵效波动较频繁；此外，注水井油压升高可能是注水泵的排量升高，注水井地层的堵塞；若注水井油压突然降低，可能是注水泵的排量突然降低或地层解堵了。
1注水井套管损坏及注水井压力波动
1.1套管所受的负载不断增加，造成套管出现不同程度的变径甚至破裂，部分井还出现了浅层套管漏失窜槽的情况。为此迫切需要找出引起这些油田套管损坏的主要原因，并采取相应的措施，防止或减少注水井的套管损坏。
1.2低渗透油田注水井套管损坏以套管漏失、缩径变形为主，变形严重的发生破裂现象。套管漏失主要发生在套管上部未固井井段，缩径变形主要位于射孔部位附近的夹层及射孔井段，且缩径变形水井注水压力一般都比较高，射孔部位出现套管变形的注水井大都存在出砂情况。
1.3注水井油压一般情况就是注入压力，随着注水量增加，地层能量得到一定的恢复，注入压力升高，泵压也应该升高，有效地达到配注要求。（注入压力不能超过地层破裂压力）；一个是注水井不能够稳定注水，造成了油压波动，第二个是注水泵泵压不稳造成的。
2注水井套管损坏及注水井压力高的原因分析
2.1对套管损坏问题，不少同志认为主要有以下观点：地质因素：主要包括构造应力、层间滑动、蠕变、注水后引起地应力变化等；钻井因素：主要包括井眼质量、套管层次与壁厚组合、管材选取和管体质量；腐蚀因素：主要有高矿化度的地层水、硫酸还原菌、硫化氢和电化学腐蚀等；操作因素：主要有下套管时损坏套管、作业磨损、作业、掏空射孔等。
2.2一般情况下注水井压力应该升高，如果不升高，注水量还没有达到地层饱和程度；正常情况下应该是管柱、管线、井筒与地层等情况发生了变化，井下管柱失效、套管破、地层堵塞、管线堵塞等都会造成压力波动。一般情况下，高压注水井泵压与各井的吸水压力有很大的关系，注水井压力高，泵压自然就要高，注水量的多少开泵台数有关，即与泵的排量有关，不能只看压力。
2.2.1套管缩径变形损坏分析。一是注水诱发泥岩段套管损坏的基本原因是：注入水进入泥岩层，改变了泥岩的力学性质和应力状态，从而使泥岩产生位移和变形，挤压造成套管损坏。油水井完井一段时间内，套管通过水泥环与地层紧紧结合为一体，套管不受地应力作用，仅承受管外水泥浆柱压力。这对于一般按水泥浆柱设计下入的套管，不会发生套变。
但油田注水开发后，情况发生了变化。当注入水进入砂岩层时，水在孔隙中渗流，岩石骨架没有软化，地应力作用也没有变化。当注水井在接近或超过地层破裂压力注水时，大量水便窜入泥岩隔层、地层界面引起地质、地层因素变化，对套管产生破坏力。不平稳注水使地层经常性张合，导致套管周围的水泥环松动、破裂，注入水得以沿破裂的水泥环窜至泥岩层，使注入水与损坏段外泥岩充分接触。对正注井而言油压就是井口注入压力，自然会随泵压的波动而波动了。
二是注水井油压波动应该是比较正常的，因为地层中的渗流是一个非常非常复杂的过程，伴随着复杂的物理化学现象，压力场不断变化，只是相对稳定。地层堵塞后注水压力升高，注水压力升高有可能会使地层出现微裂隙或出现新的吸水层，注水压力会降低。油压波动原因很多，只能具体情况具体分析。
由于地下岩层非均匀地应力存在，当注入水进入泥岩层，破坏了其原始的含水状态，使泥岩层出现侵水软化，产生了蠕变变形，从而在套管周围形成了随时间而增大的类似椭圆型的径向分布非均匀外载，要忽略水泥环的作用时，这种载荷在最大地应力方向将超过该深处的最大主地应力值，而在最小地应力方向低于该深处的最小地应力值。
三是注水时，如油层物性差，油水井间连通性不好，就会在油层附近蹩起。蹩压作用使岩石骨架膨胀，吸水层厚度增加，引起砂岩层局部发生垂向膨胀。在实际注水井中，由于射孔井段一般都是砂岩和泥岩的混层，注入水进入地层后，引起砂岩垂向膨胀，降低了套管的抗挤毁强度，在泥岩蠕变引起的径向挤压载荷的作用下，套管发生变形损坏。
四是套管漏失主要发生在套管固井水泥返高界面以上。据调查，引起井下套管腐蚀的因素很多，通过对低渗油田注入水常规离子化验资料及水质指标监测结果进行分析发现，污水回注区引起腐蚀的主要因素是水中的溶解等。
3预防治理套损井的几点认识
首先注入压力限制在地层微裂缝以下。注入压力应以满足注水量，防止套管损坏为合理注入压力。如果这两项发生矛盾时，应以后者来确定，注水量则通过调整注采井网，增加注水井数来满足。在生产中，注水、压井时，井底压力都不得高于地层最小水平地应力，以免形成注入水窜入软弱夹层。因此，一个油田开发前，应开展地层地应力测试，根据地应力测得结果，按开发方案要求，把注入压力控制在最小地应力以下。
其次，加强注入水质配伍研究，控制注入压力过高。定期对注水井采取洗井、防膨及解堵措施，防止各种因素造成地层污染；避免注水压力超高。同时加强注水配伍方案研究，对已污染地层可采用低伤害酸预处理后再。
再次，提高固井质量，保证层间互不相窜。采取有效措施提高固井质量，防止注入水沿水泥胶结不好层带窜入泥岩层，如下套管扶正器使套管居中。
4提高套管抗挤强度
4.1完井采用高钢级、大壁厚的套管。由上面的分析可以看到，对容易发生变形的岩层段，普通的难以承受不均匀地应力的挤压。在传统保守设计套管抗挤强度时采用上覆岩层压力来确定套管抗最大外挤力。
4.2防止上部套管腐蚀漏失。通过上面的分析可知上部套管漏失主要是由于腐蚀造成的，因此在生产上必须从防止腐蚀入手保护套管，减少漏失的发生。
4.3是提高注入水质量，减少腐蚀伤害。当发现井下套管漏失是由于腐蚀造成的，应根据化验出的各种离子成分含量分析判断是属于那种腐蚀而采取相应的防腐措施。
4.4是采用环空保护技术提高套管使用寿命。环空保护与软密封隔离技术是一种用于注水井环空防腐的保护技术。它是在油套环空的水中加入保护剂，抑制细菌的繁殖，减轻腐蚀，同时在环套空间下部加入软密封隔离塞，使保护液与注入水隔离，它的作用类似于封隔器，且不受套管变形限制。该技术可用于所有的合注井和分层注水井，特别是套管变形的合注井。
防水套管篇8
【关键词】咬合桩；全套管回旋钻；施工工艺
随着我国经济的不断发展和施工水平的提升，咬合桩全套管回旋钻施工工艺逐渐在各个工程中得到应用。该工艺是咬合桩技术和全套管回旋技术两种新型技术相结合的成果，其结合的成果完全呈现出壹加壹大于二的效果。
一、咬合桩全套管回旋钻的简介
20世纪先后研究出全套管钻机和咬合桩工艺，90年代中期将两者相互融合，使两种工艺得到更为广泛的应用，解决很多施工过程中的难题。例如面对地下水分析砂层，钻孔工序很难进行，并且套管由于沙层结构的特色，很难达到施工工艺的入土深度，全套管旋转钻机很好的解决这一施工难题。咬合桩的施工工艺主要采用机械切割或冲抓，利用桩与桩之间相互咬合的结构特点，形成一种围护效果。素混凝土桩与钢筋混凝土桩交叉排列，即先进行素混凝土施工，并采用超缓凝型混凝土，利用该混凝土凝结慢的特点，在其初凝之前完成钢筋混凝土桩的施工，并利用全套管回旋钻机切割两桩相交的部分，使其相互咬合，该结构具有良好的防渗作用。
二、施工工艺的特点
咬合桩全套管回旋钻的施工过程中采用全套管钻机，具有钢套管的全程防护，省略泥浆防护和排放泥浆的施工环节，有效防止孔壁坍塌，保证精确的垂直度和形状，并且具有良好的防水功效；该施工过程采用的机械设备噪声低、振动小的优势，降低因施工引起的噪声污染和环境污染的程度；对沉降与变位有很好的控制能力，从而可以实现在临近建筑物以及地下管道等工程的地方施工；采用回旋钻机取土，克服地下沙土层中施工的困难；利用注水反压的工艺，可以有效防止孔内流砂和涌泥的现象出现，提高成桩的综合水平；由于工序设计顺序，实施桩与桩之间的软切割咬合，在混凝土终凝之前实现桩与桩之间的咬合，达到无缝咬合的目的，形成严密的整体等。
三、施工工艺的流程
1.导墙施工
导墙建立的主要是为了钻机更为精确的定位，其厚度约为 350mm～450mm，定位孔直径一般比桩的直径要多20mm，导墙的顶端最少要高出地表面100mm，防止地表水流入。
2.钻机定位
导墙的厚度达到施工要求时拆除模板，将定位点反应到导墙顶的表面，将其作为定位孔的基准，将全套管回旋钻的专用定位底座与应导墙顶表面的定位点相对应，同时也要与咬合桩桩心相对应，并将其进行固定，防止在其它施工导致其定位点进行偏移。
3.套管的压入
第一节和第二节套管的安装位置直接影响桩孔的垂直度的精确度。因此在施工过程中不断利用经纬仪或其他垂直测量仪器对其进行测量，不断调整其位移，当其偏差不大时一般采用钻机夹对其进行微调，当其偏差过大时应及时将其拔出，重新将其压入，从而保证其垂直度的精确性。
4.注入反水，旋转取孔
套管在即将压入砂土层时，为了防止流砂和涌泥的现象，提前注入反水，对其施压，随时保持关内外的压力平衡，并且利用旋转钻机将土取走，继续压入，知道套管达到施工图纸所设定的位置。
5.终孔检验
对于定位孔的垂直度、直径、深度再次进行确认，并清除孔低虚土确保其满足设计图纸的要求，便于下一步施工的继续。
6.钢筋笼的吊放
对于钢筋混凝土桩的施工，终孔检验后要利用起重机对钢筋混凝土进行吊放，并且确保钢筋笼标高的精确度。
7.混凝土灌注
混凝土灌注由于孔内有水，采用水下混凝土灌注法，开始灌注时应应先灌入2cm左右的深度，然后不断提升套管20～30cm，灌注过程中要随时保证混凝土的灌注高度要高于套管2cm，防止套管提升过快，造成断桩的事故发生。
8.咬合桩的排桩工艺
将围护咬合桩分为A、B型两种，两种桩间隔排列，如图1所示。A桩素混凝土桩，B桩为钢筋混凝土桩，A桩要确保其垂直度的精确度；B桩除了确保其垂直精确度外，还要保证不对A桩造成破坏，采用超缓混凝土，在A桩的混凝土初凝阶段时实施B桩，可以有效解决这一难题。
图1咬合桩的排桩施工示意图
三、咬合桩全套管回旋钻机施工的关键技术
1.注水反压技术的控制
套管压入的施工环节中，为了防止套管涌泥和流砂，应该在套管进入砂层前注水，注水的高度将其控制在地下水以上的2.5cm左右，不得低于2cm，并在回旋钻机取土的过程中及时补水，保持水位，才能杜绝套管涌泥和流砂事故的发生。
2.超缓凝土“管涌”现象的控制
钢筋混凝土桩的施工过程中，素混凝土桩仍处于初凝阶段，很有可能造成素混凝土的超缓混凝土通过A桩和桩衔接处流入B桩孔内，为了杜绝这种现象应该达到以下几个标准：一是确保素混凝土桩的坍塌度不超过18cm；二是套管低口应始终保持高于开挖面2cm以上，防止因套管堵塞造成“瓶塞”现象，造成混凝土无法注入的事故；三是确保注水反压技术的控制的精确度，维持套管内外的压力平衡，始终保持水位等，从而杜绝超缓混凝土的管涌现象。
3桩体垂直度的控制
桩体垂直度在《地下铁道工程施工及验收规范》中明确规定，桩体的垂直度偏差不得超过千分之三。为了保证钻扣孔的定位效果首先要检验和矫正套管顺直度的精确度，从每一节套管的垂直度到整根套管的垂直度都要进行检验和矫正，若整根套管的长度在15m～25m的范围内，则要保证其套管的垂直偏差控制在10mm的范围内；其次是在成孔过程中的监测和检查，分为地面监测和孔内检查。地面检测利用经纬仪或线垂对地面以上的套管进行监测，及时发现偏差并纠正。孔内检查是在每节套管安装完，利用侧锤、测环或测斜仪对该套管孔内的垂直偏差进行检查，不符合要求及时进行纠正，确保每一节套管都符合技术要求等方面，从而确保桩体垂直度达到技术标准。
结束语
综上所述，咬合桩全套管回旋钻的施工是将全套管钻机和咬合桩技术相结合的工程，其优势在复杂工程中被广泛应用，有效解决工程中遇到的一定困难。为了确保该工程的顺利实施，在对注水反压技术、超缓混凝土的灌注和桩体垂直的精确度等方面都需进行精密的控制，从而推动我国先进工程施工的进一步提升。
参考文献：
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