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摘 要:随着注水开发的不断深入,注水井套管的工作环境不断恶化,套损井不断增加,为此通过套管缩径变形及套管漏失损害等机理分析,找出造成套变的原因,防止或减少高压注水井的套管损坏,为低渗透油田正常的注水开发提供坚实的基础。
关键词:套变;低渗透;注水
1 概述
乾安油田注水井套变严重,特别是油田,随着注水开时间的延长,套变现象越来越表现出来,严重制约着注水井分注工艺的开展,影响着油田开发的水平。
2 乾安油田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。而且射孔部位出现套管变形的注水井大都存在出砂情况。
3 乾安油田套损原因分析
本文只从地应力方面浅析套损原理及相关影响因素,具体分析如下:
3.1 地应力计算分析
通过油田数据中心测井数据库检索以下测井电子数据,应用软件进行静态条件下地应力及岩石力学参数分析计算。
由地应力分布图和套损点深度叠加可知,大部分套损点不分布在地应力最高和地应力最低的区域,主要分布在高应力向低应力过渡的区域,即地应力变化较快的区域。
3.2 由乾安地区套变椭圆形态分析,套管外壁地层产生的非均匀载荷作用是导致套变必要条件。
①套管外挤载荷的非均匀程度对套管变形有较大影响
当P2逐渐减少时(与P1载荷的非均匀程度增加),套管内径两端的位移反而逐渐增加,并且P2减小到一定程度时,套管变形反而从弹性变形变为弹塑性变形。
②形成套变的非均匀地应力最小载荷低,而半轴位移大
要使套管产生塑性变形,非均匀地应力要比均匀地应力小的多,P1比P0小2倍,但非均匀地应力作用下的短半轴位移要比均匀地应力作用下的径向位移大6~7倍。
传统均匀地应力作用下设计的套管很难抵抗非均匀地应力的地层压力。
③套管受非均匀地应力的抗挤强度降低分析
PF——使套管刚好产生塑性变形的一组最小非均匀地应力的平均值(即套管非均匀地应力抗挤强度);
η——非均匀载荷下,套管抗挤强度的降低系数;
三种套管在非均匀地应力作用下,其抗挤强度的降低系数均在55%以上,严重削弱套管抗挤强度;
必须重视泥岩段套管柱设计,因为该地层塑性流动使得套管周围受到非均匀载荷作用。
3.3 由于乾安地区套变现象主要集中于水井,说明注水引起井筒周围泥岩吸水软化,是造成套变的主要直接因素
依据以前曾测定的乾安油田地应力(高台子油层、中部深1750m、岩性粉砂岩)可知正常情况下套管不会发生变形。
注水开发后情况发生变化,当注入水窜入泥岩层,泥岩吸水软化,井眼周围地层产生应力集中,形成周向应力。σmax=3σx-σy=85MPa。σmin=3σy-σx=52MPa。
因此注水原因形成更加不平衡的大于原地应力值的周向应力,挤压套管,使其发生变形,因不平衡的周相应力分布形式为椭圆形,所以套管变形的形状也为椭圆形。
4 下步研究方向
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;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。
关键词:套变;低渗透;注水
1 概述
乾安油田注水井套变严重,特别是油田,随着注水开时间的延长,套变现象越来越表现出来,严重制约着注水井分注工艺的开展,影响着油田开发的水平。
2 乾安油田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。而且射孔部位出现套管变形的注水井大都存在出砂情况。
3 乾安油田套损原因分析
本文只从地应力方面浅析套损原理及相关影响因素,具体分析如下:
3.1 地应力计算分析
通过油田数据中心测井数据库检索以下测井电子数据,应用软件进行静态条件下地应力及岩石力学参数分析计算。
由地应力分布图和套损点深度叠加可知,大部分套损点不分布在地应力最高和地应力最低的区域,主要分布在高应力向低应力过渡的区域,即地应力变化较快的区域。
3.2 由乾安地区套变椭圆形态分析,套管外壁地层产生的非均匀载荷作用是导致套变必要条件。
①套管外挤载荷的非均匀程度对套管变形有较大影响
当P2逐渐减少时(与P1载荷的非均匀程度增加),套管内径两端的位移反而逐渐增加,并且P2减小到一定程度时,套管变形反而从弹性变形变为弹塑性变形。
②形成套变的非均匀地应力最小载荷低,而半轴位移大
要使套管产生塑性变形,非均匀地应力要比均匀地应力小的多,P1比P0小2倍,但非均匀地应力作用下的短半轴位移要比均匀地应力作用下的径向位移大6~7倍。
传统均匀地应力作用下设计的套管很难抵抗非均匀地应力的地层压力。
③套管受非均匀地应力的抗挤强度降低分析
PF——使套管刚好产生塑性变形的一组最小非均匀地应力的平均值(即套管非均匀地应力抗挤强度);
η——非均匀载荷下,套管抗挤强度的降低系数;
三种套管在非均匀地应力作用下,其抗挤强度的降低系数均在55%以上,严重削弱套管抗挤强度;
必须重视泥岩段套管柱设计,因为该地层塑性流动使得套管周围受到非均匀载荷作用。
3.3 由于乾安地区套变现象主要集中于水井,说明注水引起井筒周围泥岩吸水软化,是造成套变的主要直接因素
依据以前曾测定的乾安油田地应力(高台子油层、中部深1750m、岩性粉砂岩)可知正常情况下套管不会发生变形。
注水开发后情况发生变化,当注入水窜入泥岩层,泥岩吸水软化,井眼周围地层产生应力集中,形成周向应力。σmax=3σx-σy=85MPa。σmin=3σy-σx=52MPa。
因此注水原因形成更加不平衡的大于原地应力值的周向应力,挤压套管,使其发生变形,因不平衡的周相应力分布形式为椭圆形,所以套管变形的形状也为椭圆形。
4 下步研究方向
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;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。