辽河油田套损井原因分析与预防措施ppt课件.ppt
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1、辽河油田套损井原因辽河油田套损井原因分析与预防措施分析与预防措施 中油辽河油田分公司中油辽河油田分公司技术发展处技术发展处技术发展处技术发展处钻采工艺研究院钻采工艺研究院钻采工艺研究院钻采工艺研究院一、引言一、引言二、辽河油田套管损坏现状二、辽河油田套管损坏现状三、套管损坏的原因分析三、套管损坏的原因分析四、预防套管损坏的主要措施四、预防套管损坏的主要措施五、五、20022002年辽河油田套损井修复工作量年辽河油田套损井修复工作量及效果及效果六、下步研究方向六、下步研究方向s目目录录经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价
2、款或接受服务的费用辽辽河河油油区区的的地地理理面面积积广广阔阔,地地质质构构造造复复杂杂,油油藏藏类类型型丰丰富富,是是一一个个以以稀稀油油、稠稠油油、高高凝凝油油为为主主要要开开发发对对象象的的复复式式油油气气区区。其其中中稠稠油油油油藏藏在在辽辽河河油油田田上上产产、稳稳产产及及临临界界稳稳产产储储量量的的比比例例为为39.5%39.5%,而而目目前前产产量量比比例例已已上上升升到到62.3%62.3%。因因此此稠稠油油热热采采开开发发是是辽辽河河油油田田最最基基本的生产措施。本的生产措施。注注蒸蒸汽汽热热采采稠稠油油对对于于提提高高稠稠油油产产量量有有很很好好的的效效果果,但但随随着着吞
3、吞吐吐轮轮次次的的增增加加,地地层层压压力力越越来来越越低低、开开发发效效果果逐逐年年变变差差及及油油井井出出砂砂等等问问题题使使得得套套管管损损坏坏现现象象日日益益严重。严重。引引 言言经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用稠稠油油蒸蒸汽汽驱驱开开采采技技术术是是稠稠油油吞吞吐吐后后期期提提高高采采收收率率的的一一个个主主要要手手段段,对对于于中中质质稠稠油油采采用用N N2 2泡泡沫沫非非混混相相驱驱的的试试验验也也已已获获得得成成功功。但但是是,蒸蒸气气驱驱、非非混混相相驱驱试试验验中中出出现现了
4、了套套损损速速度度加加快快的的现现象象及及地层出砂、蒸汽窜进、地层局部热应力集中等问题。地层出砂、蒸汽窜进、地层局部热应力集中等问题。稀稀油油油油田田经经过过3030多多年年的的开开发发后后,普普遍遍进进入入高高含含水水开开采采中中后后期期,有有些些区区块块开开始始出出现现暴暴性性出出砂砂,套套损损速速度度明明显显加加快快。这这些些情情况况已已至至使使许许多多油油(水水)井井的的套套管管技技术术状状况况越越变变越越差差,甚甚至至损损坏坏而而不不能能正正常常生生产产,进进而而使使整整个个注注采采系系统统不不能能正正常常运运行行,从从而而严严重重影影响响了了整整个个油油区区的的稳稳产产、上上产产。
5、为为此此辽辽河河油油田田开开展展了了一一系系列列的的研研究究和和现现场场试试验验以以减减缓缓油油、水水井井套套管管损损坏坏速速度度,并并尽尽可可能能地地延延长长油、水井使用寿命,从而改善油田中后期开发的总体效益。油、水井使用寿命,从而改善油田中后期开发的总体效益。引引 言言二、待修套损井损坏状况调查分析二、待修套损井损坏状况调查分析42%179 20%84 38%1621 1、类型统计、类型统计425口井口井3 3油公司油公司7 7采油厂采油厂2001.7-112、待修套损井损坏类型63%21%9%7%213 73 31 23 46 16 20 255%19%24%2%3 3、套损严重区块损坏
6、位置统计、套损严重区块损坏位置统计70%7224%256%612%1346%4842%44杜杜229229杜杜8484208口井口井杜229块杜84块4 4、套变随注汽轮次变化曲线图、套变随注汽轮次变化曲线图5 5、套管损坏类型、套管损坏类型2002200220022002年辽河油田分公司在全油年辽河油田分公司在全油年辽河油田分公司在全油年辽河油田分公司在全油田范围内对生产井进行了全面田范围内对生产井进行了全面田范围内对生产井进行了全面田范围内对生产井进行了全面调查,其中有调查,其中有调查,其中有调查,其中有1607160716071607口上报待大口上报待大口上报待大口上报待大修井修井修井修
7、井(包括带病生产井和停产待包括带病生产井和停产待包括带病生产井和停产待包括带病生产井和停产待修井修井修井修井)。这些井中因套管变形、。这些井中因套管变形、。这些井中因套管变形、。这些井中因套管变形、损坏而待修的井有损坏而待修的井有损坏而待修的井有损坏而待修的井有909909909909口口口口,占待占待占待占待修井总数的修井总数的修井总数的修井总数的56.7%56.7%56.7%56.7%;油品类型为;油品类型为;油品类型为;油品类型为稠油和高凝油的井有稠油和高凝油的井有稠油和高凝油的井有稠油和高凝油的井有1037103710371037口口口口,占占占占待修井总数的待修井总数的待修井总数的待
8、修井总数的64.5%,64.5%,64.5%,64.5%,而这些井而这些井而这些井而这些井大多为热采井。大多为热采井。大多为热采井。大多为热采井。由此可见,稠由此可见,稠油井和高凝油井的套管损坏比油井和高凝油井的套管损坏比率很大。在多种套损类型中,率很大。在多种套损类型中,套管缩径、套管错断和套管漏套管缩径、套管错断和套管漏失的比率达到失的比率达到90%以上(如图以上(如图所示),其中套管缩径比率高所示),其中套管缩径比率高达达61%。因此,套管缩径是治。因此,套管缩径是治理套管变形面临的最大问题。理套管变形面临的最大问题。46%5%4%3%743815941三、套管损坏原因分析三、套管损坏原
9、因分析vv辽辽辽辽河河河河断断断断陷陷陷陷盆盆盆盆地地地地具具具具有有有有断断断断层层层层发发发发育育育育、断断断断块块块块破破破破碎碎碎碎、沉沉沉沉积积积积类类类类型型型型多多多多样样样样、储储储储层层层层非非非非均均均均质质质质性性性性强强强强、油油油油品品品品性性性性质质质质多多多多样样样样、油油油油藏藏藏藏类类类类型型型型丰丰丰丰富富富富的的的的特特特特点点点点,包包包包容容容容了了了了众众众众多多多多的的的的地地地地质质质质现现现现象象象象,凡凡凡凡是是是是陆陆陆陆相相相相沉沉沉沉积积积积盆盆盆盆地地地地的的的的各各各各种种种种岩岩岩岩性性性性、岩岩岩岩相相相相、沉沉沉沉积积积积模模
10、模模式式式式、构构构构造造造造、生生生生储储储储盖盖盖盖组组组组合合合合、油油油油品品品品种种种种类类类类等等等等在在在在这这这这里里里里基基基基本本本本都都都都有有有有展展展展示示示示。辽辽辽辽河河河河油油油油区区区区这这这这种种种种地地地地质质质质条条条条件件件件的的的的复复复复杂杂杂杂性性性性,使使使使得得得得导导导导致致致致油油油油(水水水水)井井井井套套套套管管管管损损损损坏坏坏坏的的的的地地地地质质质质因因因因素素素素也也也也是是是是极极极极为为为为复复复复杂杂杂杂,概概概概括括括括起起起起来来来来,主主主主要要要要有有有有地地地地层层层层(油油油油层层层层)的的的的非非非非均均均
11、均质质质质性性性性、油油油油层层层层倾倾倾倾角角角角、岩岩岩岩石石石石性性性性质质质质、地地地地层层层层断断断断层层层层活活活活动动动动、地地地地下下下下地地地地震震震震活活活活动动动动、地地地地层层层层水水水水腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀等等等等几几几几大大大大因因因因素素素素。这这这这些些些些客客客客观观观观存存存存在在在在的的的的内内内内在在在在因因因因素素素素一一一一经经经经引引引引发发发发,产产产产生生生生的的的的应应应应力力力力变变变变化化化化是是是是巨巨巨巨大大大大的的的的、不不不不可可可可抗抗抗抗拒拒拒拒的的的的,这这这这无无无无疑疑疑疑将将将将使使使使油油油油、水水水水井井井井套套套套管
12、管管管受受受受到到到到严严严严重重重重损损损损害害害害,导导导导致致致致成成成成片片片片套套套套管管管管损损损损坏坏坏坏区区区区的的的的出出出出现现现现及及及及局局局局部部部部小小小小区区区区块块块块套套套套管管管管损损损损坏坏坏坏区区区区的的的的出出出出现现现现,从从从从而而而而严严严严重重重重地地地地干干干干扰扰扰扰开开开开发发发发方方方方案案案案的的的的实实实实施施施施,威威威威胁胁胁胁油油油油田田田田的的的的稳稳稳稳产产产产、上上上上产产产产,给给给给作作作作业业业业、修修修修井井井井施施施施工工工工增增增增加了极大的困难。加了极大的困难。加了极大的困难。加了极大的困难。3.13.1地
13、质因素地质因素 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.23.2工程因素工程因素 3.2.13.2.13.2.13.2.1蒸汽吞吐对套管强度的影响蒸汽吞吐对套管强度的影响蒸汽吞吐对套管强度的影响蒸汽吞吐对套管强度的影响n n注蒸汽热采稠油对于提高稠油产量有很好的效果,但同时注蒸汽热采稠油对于提高稠油产量有很好的效果,但同时注蒸汽热采稠油对于提高稠油产量有很好的效果,但同时注蒸汽热采稠油对于提高稠油产量有很好的效果,但同时热蒸汽在井下形成的高温温度场也会对套管的正常使用构热蒸汽在井下形成的高温温度场也会
14、对套管的正常使用构热蒸汽在井下形成的高温温度场也会对套管的正常使用构热蒸汽在井下形成的高温温度场也会对套管的正常使用构成很大的威胁。成很大的威胁。成很大的威胁。成很大的威胁。n n目前辽河油区发生套损的热采井已占总井数的目前辽河油区发生套损的热采井已占总井数的目前辽河油区发生套损的热采井已占总井数的目前辽河油区发生套损的热采井已占总井数的10%10%10%10%以上。据以上。据以上。据以上。据统计,辽河油区有统计,辽河油区有统计,辽河油区有统计,辽河油区有20%20%20%20%的热采套损井是在首次注蒸汽吞吐循的热采套损井是在首次注蒸汽吞吐循的热采套损井是在首次注蒸汽吞吐循的热采套损井是在首次
15、注蒸汽吞吐循环中发生的。经分析研究可知,当热采井在首次注入环中发生的。经分析研究可知,当热采井在首次注入环中发生的。经分析研究可知,当热采井在首次注入环中发生的。经分析研究可知,当热采井在首次注入300300300300的高温蒸汽后,封隔器附近的套管将产生的高温蒸汽后,封隔器附近的套管将产生的高温蒸汽后,封隔器附近的套管将产生的高温蒸汽后,封隔器附近的套管将产生700MPa700MPa700MPa700MPa以上的压以上的压以上的压以上的压应力,该值高于一般套管材料的许用值,这是造成套管损应力,该值高于一般套管材料的许用值,这是造成套管损应力,该值高于一般套管材料的许用值,这是造成套管损应力,
16、该值高于一般套管材料的许用值,这是造成套管损坏的最直接因素。此外,由于水泥环上的最大应力约坏的最直接因素。此外,由于水泥环上的最大应力约坏的最直接因素。此外,由于水泥环上的最大应力约坏的最直接因素。此外,由于水泥环上的最大应力约60MPa60MPa60MPa60MPa,高于水泥环的抗压强度,高于水泥环的抗压强度,高于水泥环的抗压强度,高于水泥环的抗压强度(以以以以400400400400号高温油井水泥为例,其号高温油井水泥为例,其号高温油井水泥为例,其号高温油井水泥为例,其抗压强度为抗压强度为抗压强度为抗压强度为40MPa)40MPa)40MPa)40MPa),从而造成水泥环的破坏,起不到保护
17、,从而造成水泥环的破坏,起不到保护,从而造成水泥环的破坏,起不到保护,从而造成水泥环的破坏,起不到保护套管的作用,这加剧了套管的损坏。套管的作用,这加剧了套管的损坏。套管的作用,这加剧了套管的损坏。套管的作用,这加剧了套管的损坏。封隔器对套损的影响封隔器对套损的影响n n封隔器对地层的温度变化起着举足轻重的作用:在封隔器以封隔器对地层的温度变化起着举足轻重的作用:在封隔器以封隔器对地层的温度变化起着举足轻重的作用:在封隔器以封隔器对地层的温度变化起着举足轻重的作用:在封隔器以下的地层,由于蒸汽直接窜入套管环空使其温度发生了剧烈下的地层,由于蒸汽直接窜入套管环空使其温度发生了剧烈下的地层,由于蒸
18、汽直接窜入套管环空使其温度发生了剧烈下的地层,由于蒸汽直接窜入套管环空使其温度发生了剧烈陡升,在封隔器上下不太长的区域内产生了极大的温度差,陡升,在封隔器上下不太长的区域内产生了极大的温度差,陡升,在封隔器上下不太长的区域内产生了极大的温度差,陡升,在封隔器上下不太长的区域内产生了极大的温度差,这对于处在该区域内的套管和水泥环必然会有破坏性的影响。这对于处在该区域内的套管和水泥环必然会有破坏性的影响。这对于处在该区域内的套管和水泥环必然会有破坏性的影响。这对于处在该区域内的套管和水泥环必然会有破坏性的影响。经调查,辽河油田注蒸汽井经调查,辽河油田注蒸汽井经调查,辽河油田注蒸汽井经调查,辽河油田
19、注蒸汽井60%60%60%60%70%70%70%70%以上的套管损坏发生在以上的套管损坏发生在以上的套管损坏发生在以上的套管损坏发生在油藏盖层内温度并非最高的封隔器附近。通过试验计算分析油藏盖层内温度并非最高的封隔器附近。通过试验计算分析油藏盖层内温度并非最高的封隔器附近。通过试验计算分析油藏盖层内温度并非最高的封隔器附近。通过试验计算分析找到其关键原因在于封隔器附近的套管内存在缩径变形引起找到其关键原因在于封隔器附近的套管内存在缩径变形引起找到其关键原因在于封隔器附近的套管内存在缩径变形引起找到其关键原因在于封隔器附近的套管内存在缩径变形引起的恶性局部应力。的恶性局部应力。的恶性局部应力。
20、的恶性局部应力。n n注蒸汽热采井中套管柱的热胀应力相当复杂,不但具有管体注蒸汽热采井中套管柱的热胀应力相当复杂,不但具有管体注蒸汽热采井中套管柱的热胀应力相当复杂,不但具有管体注蒸汽热采井中套管柱的热胀应力相当复杂,不但具有管体热胀应力,同时还具有因套管柱靠近封隔器的接箍对水泥环热胀应力,同时还具有因套管柱靠近封隔器的接箍对水泥环热胀应力,同时还具有因套管柱靠近封隔器的接箍对水泥环热胀应力,同时还具有因套管柱靠近封隔器的接箍对水泥环台肩有很大的推力,水泥环台肩通过波桑效应挤压套管柱,台肩有很大的推力,水泥环台肩通过波桑效应挤压套管柱,台肩有很大的推力,水泥环台肩通过波桑效应挤压套管柱,台肩有
21、很大的推力,水泥环台肩通过波桑效应挤压套管柱,从而使套管柱产生局部缩径变形而引起的局部应力,这两种从而使套管柱产生局部缩径变形而引起的局部应力,这两种从而使套管柱产生局部缩径变形而引起的局部应力,这两种从而使套管柱产生局部缩径变形而引起的局部应力,这两种应力相加便构成套管柱上最危险的应力应力相加便构成套管柱上最危险的应力应力相加便构成套管柱上最危险的应力应力相加便构成套管柱上最危险的应力 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.2.2 3.2.2 出砂问题出砂问题n n对于稠油油藏,造成油井出砂的主要
22、原因有油藏埋藏浅、对于稠油油藏,造成油井出砂的主要原因有油藏埋藏浅、对于稠油油藏,造成油井出砂的主要原因有油藏埋藏浅、对于稠油油藏,造成油井出砂的主要原因有油藏埋藏浅、地层压实作用差、储层胶结疏松等;另一方面,超稠油油地层压实作用差、储层胶结疏松等;另一方面,超稠油油地层压实作用差、储层胶结疏松等;另一方面,超稠油油地层压实作用差、储层胶结疏松等;另一方面,超稠油油层中构成岩层骨架的砂体与稠油胶结在一起,注蒸汽热采层中构成岩层骨架的砂体与稠油胶结在一起,注蒸汽热采层中构成岩层骨架的砂体与稠油胶结在一起,注蒸汽热采层中构成岩层骨架的砂体与稠油胶结在一起,注蒸汽热采过程中,固态的原油被加热变成液体
23、被采出,在高的采出过程中,固态的原油被加热变成液体被采出,在高的采出过程中,固态的原油被加热变成液体被采出,在高的采出过程中,固态的原油被加热变成液体被采出,在高的采出强度下,生产压差较大,油层岩石骨架结构被破坏,形成强度下,生产压差较大,油层岩石骨架结构被破坏,形成强度下,生产压差较大,油层岩石骨架结构被破坏,形成强度下,生产压差较大,油层岩石骨架结构被破坏,形成油井近井地带出砂;再次,由于放喷过程中温度过高、液油井近井地带出砂;再次,由于放喷过程中温度过高、液油井近井地带出砂;再次,由于放喷过程中温度过高、液油井近井地带出砂;再次,由于放喷过程中温度过高、液量过大都可能导致砂粒随热油一同被
24、采出。量过大都可能导致砂粒随热油一同被采出。量过大都可能导致砂粒随热油一同被采出。量过大都可能导致砂粒随热油一同被采出。n n出砂井中平均单井累计砂柱高达出砂井中平均单井累计砂柱高达出砂井中平均单井累计砂柱高达出砂井中平均单井累计砂柱高达164m164m164m164m,部分出砂严重井累,部分出砂严重井累,部分出砂严重井累,部分出砂严重井累计砂柱高达计砂柱高达计砂柱高达计砂柱高达750750750750800m800m800m800m。在开采过程中地层压力大幅度下。在开采过程中地层压力大幅度下。在开采过程中地层压力大幅度下。在开采过程中地层压力大幅度下降,上覆地层压力已大大超过地层孔隙压力和岩
25、石骨架结降,上覆地层压力已大大超过地层孔隙压力和岩石骨架结降,上覆地层压力已大大超过地层孔隙压力和岩石骨架结降,上覆地层压力已大大超过地层孔隙压力和岩石骨架结构应力,因油层近井地带大量出砂,造成井筒周围砂岩骨构应力,因油层近井地带大量出砂,造成井筒周围砂岩骨构应力,因油层近井地带大量出砂,造成井筒周围砂岩骨构应力,因油层近井地带大量出砂,造成井筒周围砂岩骨架塌陷,从而使处于射孔井段的套管周围严重亏空,该处架塌陷,从而使处于射孔井段的套管周围严重亏空,该处架塌陷,从而使处于射孔井段的套管周围严重亏空,该处架塌陷,从而使处于射孔井段的套管周围严重亏空,该处的套管周围因受力不均或缺少骨架支撑而极易错
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