張維維

中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司 大慶榆樹(shù)林油田（黑龍江 大慶163316）

榆樹(shù)林油田屬于特低滲透油田，具有滲透率低、油層薄、斷層多、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等諸多特點(diǎn)。隨著套管服役、注水開(kāi)發(fā)年限的增加，套損比例不斷升高，產(chǎn)量與套損之間的矛盾日益突出。20%的套損井影響到50%的生產(chǎn)井，嚴(yán)重影響了油田開(kāi)發(fā)規(guī)劃的正常運(yùn)行，不利于油田可持續(xù)開(kāi)發(fā)。注采井套損后需要采取大修措施，每年大修作業(yè)費(fèi)高達(dá)3 000多萬(wàn)元，導(dǎo)致開(kāi)采成本上升。因此，分析套損成因及規(guī)律[1-3]，形成針對(duì)性預(yù)防措施，延長(zhǎng)開(kāi)發(fā)井壽命，是油田效益開(kāi)采、可持續(xù)發(fā)展的主要手段之一。

針對(duì)已確定套損井，采取“點(diǎn)面結(jié)合”的方法，先點(diǎn)后面有序進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，“點(diǎn)”即逐井分析套損成因機(jī)理；“面”即整體統(tǒng)計(jì)套損發(fā)生規(guī)律。為套損防控指明方向，為防控措施提供依據(jù)。

1 套損成因分析

套損成因分析是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，通過(guò)多角度、多層面對(duì)產(chǎn)生因素及機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)分析，找準(zhǔn)成因并有效制定相應(yīng)的管控治理措施。

構(gòu)造因素主要是斷層與巖性。榆樹(shù)林油田斷層多，斷層兩側(cè)地層壓力不同，而產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，使斷層上、下盤(pán)沿?cái)鄬用娈a(chǎn)生局部滑移，而發(fā)生套損[4-5]。巖性造成的影響，分泥巖與砂巖兩種，油層部位砂泥巖交接面與射孔層段存在較大剪切力和應(yīng)力是套損易發(fā)生部位[6-7]。泥巖進(jìn)水膨脹，造成泥巖骨架力學(xué)參數(shù)變化，使地應(yīng)力重新分布，套管所受有效應(yīng)力突升是造成套損的一條重要因素，統(tǒng)計(jì)J55 套管井中，在泥砂巖交接面附近套管變形或錯(cuò)斷的井占套損井比例的32.2%。

注水因素主要體現(xiàn)在注水量與壓力兩方面，榆樹(shù)林油田整體注采比已達(dá)到2.46，由于水侵入泥巖改變其潤(rùn)濕度條件，泥巖中的注入水會(huì)產(chǎn)生力學(xué)效應(yīng)，產(chǎn)生體積力，導(dǎo)致泥巖形狀的變化。例如A區(qū)塊的5 口套損注水井均為高壓注水井，套損前平均注水壓力達(dá)到17.8 MPa，累計(jì)注水4.3×104m3（表1），因此，高注水壓力與注水量也是造成套損的主要因素。

表1 A區(qū)塊注水井套損前注水情況

井身因素體現(xiàn)在套管鋼級(jí)與固井質(zhì)量。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)套管服役年限越長(zhǎng)套損發(fā)生率越高，抗壓強(qiáng)度越低套損率越高，服役相同年限的套管J55 鋼級(jí)比N80套損率高15.7%。

固井質(zhì)量與套損發(fā)生程度有一定的關(guān)系，合格井和優(yōu)質(zhì)井對(duì)比，套損率高出14.1%。榆樹(shù)林油田屬于特低滲透油田，油井均壓裂投產(chǎn)，隨著單井產(chǎn)量的降低需進(jìn)行二次或三次壓裂措施，每次壓裂都會(huì)使固井質(zhì)量降低，套管外形成垂直裂縫，注水上竄至泥巖層，增加套損風(fēng)險(xiǎn)。

2 套損規(guī)律分析

在逐井套損成因分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)套損歷史發(fā)展過(guò)程、地面分布特點(diǎn)、地下套損因素“三個(gè)維度”全面、系統(tǒng)分析，進(jìn)而掌握全油田套損規(guī)律。

第一維度套損歷史分析，摸清套損發(fā)展歷程，預(yù)測(cè)將來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)套損井?dāng)?shù)及套損井增加速度劃分為上升與控制2 個(gè)階段，如圖1 所示。上升階段：1990 年至2002 年，主要原因是高注采比生產(chǎn)情況下300 m 井距井間憋壓嚴(yán)重，套損井?dāng)?shù)在急劇增加，套損率上升幅度大，2002 年套損率高達(dá)4.3%；控制階段：2003 年至2015 年，在這個(gè)階段套損率上升趨勢(shì)得到控制，主要是通過(guò)規(guī)模加密、注水結(jié)構(gòu)調(diào)整、N80套管應(yīng)用及加強(qiáng)套損管理，套損率穩(wěn)定在4.5%左右。通過(guò)套損歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，注采比增加速度、綜合含水上升快的時(shí)間段是套損井?dāng)?shù)快速增加的時(shí)間段，套管服役時(shí)間越長(zhǎng)套損比例越高。

圖1 套損井比例變化

第二維度平面區(qū)塊分析，摸清套損分布特點(diǎn)，明確套損預(yù)防重點(diǎn)區(qū)域。榆樹(shù)林油田按地質(zhì)構(gòu)造類(lèi)型劃分為一、二、三類(lèi)區(qū)塊，見(jiàn)表2。已發(fā)現(xiàn)的1 309 口套損井在每個(gè)區(qū)塊上都有發(fā)生，但分布不均，一類(lèi)區(qū)塊開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)套損比例高，共發(fā)現(xiàn)372口，占油水井總數(shù)的44.7%，為套損高發(fā)區(qū)。二類(lèi)、三類(lèi)區(qū)塊套損比例較低，分別為16.9%、14.9%，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果得知平面套損主要分布在儲(chǔ)層物性較好的一類(lèi)區(qū)塊。

第三維度縱向地下分析，摸清套損成因機(jī)理，確定具體防護(hù)措施。榆樹(shù)林油田共發(fā)現(xiàn)錯(cuò)斷、變形、破裂、套漏等四大類(lèi)型套損，其中套管變形與錯(cuò)斷占套損井?dāng)?shù)的99.1%。套損點(diǎn)主要發(fā)生在產(chǎn)層段，占套損井的88.8%；套管鋼級(jí)有J55、N80 兩種，套損點(diǎn)鋼級(jí)主要集中在J55 型套管；套損點(diǎn)巖性以泥巖居多，砂巖位于砂泥交接面占一定比例。從上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，開(kāi)發(fā)層位、油層巖性及套管鋼級(jí)是導(dǎo)致套損的主要先天因素；注水、壓裂措施等為開(kāi)發(fā)管理因素。

通過(guò)逐井套損成因分析，從單點(diǎn)上弄清產(chǎn)生套損的機(jī)理，精準(zhǔn)確定套損成因?yàn)閱尉贫ň唧w有效的預(yù)防措施奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)套損井分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，從面上掌握了套損規(guī)律，為油田整體套損防控指明了方向。

表2 榆樹(shù)林油田地質(zhì)構(gòu)造分類(lèi)

3 套損的預(yù)防措施

3.1 精細(xì)油藏地質(zhì)描述，提高套損預(yù)防針對(duì)性

深化認(rèn)識(shí)，提高小層、斷層及微構(gòu)造描述精度，摸清構(gòu)造因素，為精準(zhǔn)成因分析提供地質(zhì)依據(jù)。利用測(cè)井資料結(jié)合新采集的三維地震資料，立足于井震結(jié)合，通過(guò)地震斷層與井?dāng)帱c(diǎn)、地震分層與井分層的“2個(gè)匹配”，精細(xì)刻畫(huà)出斷點(diǎn)、斷層和地層的空間組合配置關(guān)系，繪制出2 000余個(gè)相帶圖，明確油水井注采關(guān)系；應(yīng)用儲(chǔ)層細(xì)分解剖技術(shù)，深化砂體非均質(zhì)特征認(rèn)識(shí)，明確井間砂體連通狀況，實(shí)現(xiàn)“構(gòu)造精細(xì)到井間，儲(chǔ)層精細(xì)到單砂”的油藏描述目標(biāo)。地質(zhì)多學(xué)科技術(shù)的應(yīng)用，為精準(zhǔn)套損預(yù)防奠定地下構(gòu)造環(huán)境基礎(chǔ)?？刂撇季桨?，確定新區(qū)井別設(shè)計(jì)、二次加密井設(shè)計(jì)、油井轉(zhuǎn)水井調(diào)整方案必須盡最大可能遠(yuǎn)離斷層的原則，降低套損風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 細(xì)化防控措施，降低套損風(fēng)險(xiǎn)

套損管理核心與重點(diǎn)是預(yù)防，有效的控制措施是套損保護(hù)的最好手段。采用“三控三防”措施，明確控制項(xiàng)目、細(xì)化控制標(biāo)準(zhǔn)、清晰控制流程、規(guī)范操作行為，對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行有效控制，規(guī)避套損風(fēng)險(xiǎn)，提高防控效果。

一是控源頭，防質(zhì)量不達(dá)標(biāo)?？刂铺坠軓?qiáng)度，新鉆井段全井應(yīng)用N80套管，提高套管抗壓強(qiáng)度；控制固井質(zhì)量，按防套損要求設(shè)計(jì)水泥返高深度，保證鉆井固井質(zhì)量?jī)?yōu)良；優(yōu)化投產(chǎn)壓裂、二三次壓裂方案，前置液低排量，降低對(duì)固井水泥環(huán)的損失，待儲(chǔ)層形成裂縫后，提高排量輸送支撐劑，盡最大可能減小壓裂對(duì)固井質(zhì)量的破壞程度，避免注水上竄至泥巖段。

二是控過(guò)程，防壓力不平衡。采取“整體與局部”相結(jié)合的方法有效控制注水，整體控制注水總量，降低注采比，保證注采平衡，降低綜合含水上升速度，防止區(qū)塊整體套損增加；局部控制注水壓力，針對(duì)不同井區(qū)采取相應(yīng)注水控制方式，應(yīng)用間注、周期注水、籠改分、停注水層、關(guān)井等多種方法，保證區(qū)域壓力平衡。逐步增加分層注水井比例，實(shí)現(xiàn)精細(xì)注水，精細(xì)控制。

三是控管理，防操作不規(guī)范。把控注水井日常管理，嚴(yán)格執(zhí)行“四個(gè)嚴(yán)禁”注水原則，即嚴(yán)禁超破裂壓力注水，嚴(yán)禁注水異常井注水，嚴(yán)禁井況不清井注水，嚴(yán)禁套損水井沒(méi)報(bào)廢不徹底先鉆更新或側(cè)斜井注水。把控注水井開(kāi)關(guān)操作，嚴(yán)守操作規(guī)程。注水井鉆關(guān)、鉆開(kāi)、作業(yè)施工、正常洗井操作時(shí)，嚴(yán)禁猛開(kāi)、猛關(guān)，避免造成井內(nèi)與地層壓力差異過(guò)大損壞套管。把控井下作業(yè)施工，注水井作業(yè)前必須先關(guān)井降壓，施工過(guò)程中要平穩(wěn)操作，遇卡時(shí)按規(guī)程操作，視情況進(jìn)行中修或大修處理，作業(yè)施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)套管有問(wèn)題時(shí)，必須進(jìn)行打鉛模落實(shí)套管損壞深度、變徑及性質(zhì)，根據(jù)需要采用測(cè)井徑和找漏等方法查明套管損壞的方位和漏點(diǎn)位置，取全取準(zhǔn)第一手資料。

套管抗壓強(qiáng)度增大，固井質(zhì)量提高，為預(yù)防套損打下了良好的基礎(chǔ)。遠(yuǎn)離斷層布置注水井，減小了斷層兩側(cè)壓力差值，降低了套損發(fā)生幾率；總注水量的下降及注水壓力調(diào)整，保證了地下壓力平衡，套損預(yù)防效果逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。實(shí)施預(yù)防措施后，百口作業(yè)井套損率下降了0.3 個(gè)百分點(diǎn)。隨著防控工作的不斷深入，年新增套損井比例將會(huì)繼續(xù)下降。按每年作業(yè)1 700口井計(jì)算，年減少套損井5口，套損井大修單井費(fèi)用70 萬(wàn)元，年度可節(jié)約成本350萬(wàn)元。

4 結(jié)論

1）明確了特低滲透油田套損的機(jī)理與規(guī)律，泥砂巖交接面、固井質(zhì)量較差、套管鋼級(jí)抗壓低是導(dǎo)致套損的先天因素。應(yīng)用N80 套管，提高套管抗壓強(qiáng)度，按防套損要求設(shè)計(jì)水泥返高深度，保證鉆井固井質(zhì)量?jī)?yōu)良，從源頭上控制套損發(fā)生。

2）通過(guò)注水管理、壓裂方案優(yōu)化、作業(yè)措施監(jiān)督等后天因素的控制能夠降低套損井發(fā)生幾率。

3）形成了套損預(yù)防措施，“三控三防”的預(yù)防措施，從鉆井源頭、開(kāi)發(fā)過(guò)程、作業(yè)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)全過(guò)程有效防控，百口作業(yè)井套損率下降了0.3個(gè)百分點(diǎn)。