本篇文章是由《中國給水排水》發表的一篇水利論文，全國建筑科學類中文核心刊物 創刊于1985年，是國內外公開發行的技術性刊物。本刊是面向全國給水排水和環境工程界的專業性科技期刊，是中國建筑類核心期刊和中國科技論文統計源期刊，具有較高的理論導向性和較強的工程實踐性，在國內享有盛譽，被稱為中國水行業的“首席雜志”。

　　摘要:由于注水井套管的工作環境不斷惡化，所受的負載不斷增加，造成套管出現不同程度的損壞。為此通過套管縮徑變形及套管漏失損害等機理分析，找出預防治理泥巖層套管變形和防止上部套管腐蝕漏失的方法，防止或減少高壓注水井的套管損壞，為低滲透油田正常的注水開發提供堅實的基礎。

　　關鍵詞:套管;注水;腐蝕

　　1、引言

　　對于低滲透油田一般采用高壓注水的開發方式，高壓注水開發雖取得了明顯的經濟效益，但也使注水井套管的工作環境不斷惡化，套管所受的負載不斷增加，造成套管出現不同程度的變徑甚至破裂，部分井還出現了淺層套管漏失竄槽的情況。為此迫切需要找出引起這些油田套管損壞的主要原因，并采取相應的措施，防止或減少高壓注水井的套管損壞，這對今后低滲透油田正常的注水開發具有著重要意義。

　　2、高壓注水井套管損壞特征

　　低滲透油田高壓注水井套管損壞以套管漏失、縮徑變形為主，變形嚴重的發生破裂現象。經統計，86.2%的套管損壞井套損出現的時間一般在轉注后5年以內。 套管漏失主要發生在套管上部未固井井段，縮徑變形主要位于射孔部位附近的夾層及射孔井段，且縮徑變形水井注水壓力一般都比較高，射孔部位出現套管變形的注水井大都存在出砂情況。

　　3、高壓注水井套管損壞原因分析

　　對套管損壞問題，國內外不少學者進行了多方面研究，主要有以下觀點：地質因素：主要包括構造應力、層間滑動、蠕變、注水后引起地應力變化等;鉆井因素：主要包括井眼質量、套管層次與壁厚組合、管材選取和管體質量;腐蝕因素：主要有高礦化度的地層水、硫酸還原菌、硫化氫和電化學腐蝕等;操作因素：主要有下套管時損壞套管、作業磨損、高壓作業、掏空射孔等。

　　3.1套管縮徑變形損壞機理分析

　　3.1.1泥巖段套管損壞機理

　　注水誘發泥巖段套管損壞的基本原因是：注入水進入泥巖層，改變了泥巖的力學性質和應力狀態，從而使泥巖產生位移和變形，擠壓造成套管損壞。

　　油水井完井一段時間內，套管通過水泥環與地層緊緊結合為一體，套管不受地應力作用，僅承受管外水泥漿柱壓力。這對于一般按水泥漿柱設計下入的套管，不會發生套變。

　　但油田注水開發后，情況發生了變化。當注入水進入砂巖層時，水在孔隙中滲流，巖石骨架沒有軟化，地應力作用也沒有變化。當注水井在接近或超過地層破裂壓力注水時，大量高壓水便竄入泥巖隔層、地層界面引起地質、地層因素變化，對套管產生破壞力。不平穩注水使地層經常性張合，導致套管周圍的水泥環松動、破裂，注入水得以沿破裂的水泥環竄至泥巖層，使注入水與損壞段外泥巖充分接觸。

　　由于地下巖層非均勻地應力存在，當注入水進入泥巖層，破壞了其原始的含水狀態，使泥巖層出現侵水軟化，產生了蠕變變形，從而在套管周圍形成了隨時間而增大的類似橢圓型的徑向分布非均勻外載，要忽略水泥環的作用時，這種載荷在最大地應力方向將超過該深處的最大主地應力值，而在最小地應力方向低于該深處的最小地應力值。

　　3.1.2砂巖段套管損壞分析

　　高壓注水時，如油層物性差，油水井間連通性不好，就會在油層附近蹩起高壓。蹩壓作用使巖石骨架膨脹，吸水層厚度增加，引起砂巖層局部發生垂向膨脹。

　　在實際注水井中，由于射孔井段一般都是砂巖和泥巖的混層，注入水進入地層后，引起砂巖垂向膨脹，降低了套管的抗擠毀強度，在泥巖蠕變引起的徑向擠壓載荷的作用下，套管發生變形損壞。

　　3.2套管漏失損害機理分析

　　套管漏失主要發生在套管固井水泥返高界面以上。據調查，引起井下套管腐蝕的因素很多，通過對低滲油田注入水常規離子化驗資料及水質指標監測結果進行分析發現，污水回注區引起腐蝕的主要因素是水中的溶解氧(在0.05-0.40 mg/l，超標2-8倍)、硫酸鹽還原菌SRB(25-1100個/ ml)及高礦化度(30000 mg/l以上)等。各種因素下的腐蝕率又受到溫度、PH值、水流速等外部條件的影響。另據有關報道油層采出水中較高的H2S也是造成套管腐蝕的主要因素。