前言
目前，油田油水井套管损坏越来越严重，统计表明，自80年代纯化油田发现套管损坏井以来，已有94口油水套损，由于打井费用昂贵及由此造成的产量下降，损失高达数亿元。油水井套管损坏将破坏完善的注采井网，影响油田开发方案的实施；修井和重新补打调整井和更新井将大大增加生产成本，降低油田产油能力和实际产油量，导致油田开发整体经济效益下降。因此，今后必须加强对套损井的套损机理认识以及套损井的预防和治理，改善油田开发效果。
一、纯化油田套损机理研究
分析纯化油田基本地质情况，其存在以下套损因素：
1、构造复杂，断层多
从国内外油田套管损坏实例看，套管损坏与断层复活有直接关系。研究认为，造成断层复活的主要原因：一是地壳升降；二是地震；三是高压注水作用。纯化油田含油面积51.7Km2，有断层211条，断层密度4.1条/Km2，由于断层多，因此发生套损的可能性较大。
断层在套管损坏中起的主要作用在于：根据地质力学可知，断层是地层中地应力剧烈不平衡引起的。但对于一个未开发油田，在没有地震和地壳运动情况下，其地应力是平衡的，断层处于平衡状态。
而在油田开发后，引起地应力不平衡。尤其是大面积的高压注水，一方面使孔隙压力增加并改变了原始地应力，引起地应力不平衡或使区块间孔隙压差增大；另一方面当注入水进入不封闭断层接触面，大大降低了两层接触的抗剪应力，当这两种力共同作用或其中一种力作用达到一定程度，断层就开始滑动，断层的复活将引起套管的损坏。纯化油田断层多达211条，并且为高压注水，在开发过程中断层有复活的可能，一旦断层复活，将引起断层附近的井成片损坏。
纯化油田套管损坏井统计资料表明:在断层两侧的井套管变形损坏比例较高。在57口套损油井中有45口分布在断层两侧，占套损油井的78.9％，37口套损水井中有29口分布在断层两侧，占套损井的78.3％。这一现象说明了纯化油田套损严重与断层有直接关系。
不同断距两侧套损井分布情况
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2、油层多，单层薄，泥岩、砂岩间互
纯化油田具有油层多，单层薄的特点，平均单层厚仅为1.3米，泥岩、砂岩间互，而泥岩是一种不稳定的岩类，温度的升高能促进其蠕动，在有水的情况下能引起其膨胀，增加对套管的外部负荷，当套管的抗压强度低于外部负荷时，套管就被挤压变形乃至发生错断，因此该油田泥岩、砂岩间互的地质特点极易造成套管损坏。
泥岩引起套管损坏的主要机理为：油田注水开发后，若注入水进入砂岩油层，水在孔隙中渗透，岩石骨架没有软化，地应力的作用也没有变化。但注入水进入泥页岩时，泥岩吸水软化，其成岩的胶结力逐步消失，变为塑性，蠕变速度增大，在井眼周围产生非均匀应力分布。对于未射孔段，套管受椭圆形应力作用无法释放，迫使非均匀水平应力挤压套管，当“等效破坏载荷”值大于套管屈服强度时，套管发生椭圆变形。纯化油田具有油层多，单层薄的特点，平均单层厚仅为1.3米，泥岩、砂岩间互，并且投产多采取酸化、压裂改造措施，因此高压注水时泥岩吸水的可能性较大，因此，套管损坏的可能性也比较大。
以上两项分析可以看出，高压注水作为外因起着推动的作用；一方面使孔隙压力增加并改变了原始地应力，引起地应力不平衡；另一方面注水可能会通过断层、岩层界面、窜槽等侵入非注入层。加速套管损坏与变形。
3、作业过程中造成套管伤害
纯化油田油水井皆为射孔完井，并且基本上都采取了酸化或压裂的增产措施，而这两点对套管强度都有很大影响，如果套管强度设计不合理就容易引起套管的损坏。
对于射孔对套管损坏情况，可利用射孔后用微井径测井检查套管内径变化情况，也可以在射孔前后分别进行两次声幅及声波变密度测并，可直观地看因套管变形导致水泥和套管的胶结而发生异常情况，下图为东辛油田辛ll-39和永72井射孔前后两次声波测井曲线对比图。
从两井声波测井的资料中可以看出，在射孔井段因套管胀大。套管和水泥环挤压接触得更紧密了。第一胶结面原来胶结情况不好．射孔后似乎胶结好了。与此相反，在射孔井段和非射孔井段的交接处，固套管变形(胀大)，在变形的过渡带出现了水泥与套管胶结变差现象，这可能是胶结过渡带套管发生弯曲而水泥不能弯曲，使第—胶结面遭到破坏所致。
以上事实，足以证明射孔对套管的严重损害是客现存在的。
二、套管损坏井的检测技术
油水井套破以后都有一定的征兆：
套破注水井普遍出现注水压力突降，注水量升高的现象；油井液量、含水剧增，液量大幅度上升。对套损井套破位置的确定是治理套破井的前提和关键，只有找准套破位置才能对症下药。
目前我厂对套破井确定套破位置主要有以下测井方法：
1、井温找井况，该工艺由于准确度较差、工艺较烦琐，目前应用很少。
2、五参数测井仪找井况
即流量找井况的应用优点是五参数测井仪的引进，能弥补以前井温找井况的不足
较井温找井况，该项工艺有以下优点：
（1）施工时间短，流量找井况只需泵车往井内注水，若顺利，两个小时即可测完；
（2）可分段细化，并结合井温曲线，准确判断出漏点位置。
3、井径测井
其仪器为西安思坦公司所研制生产的十八臂井径仪。其组成有：井径探测臂、磁重量短节、温度、伽马短节、上下扶正器等部分。其测井可同时得到四十臂井径、温度、包络图等多条曲线，可通过对其的分析、比较，得出该井的套管变形情况。
四十臂井径参数为主要的测井参数，分析十八臂曲线可得套管的最大径、最小径、并可得到套管变形图。磁重量为对井径的补充，可消除由于套管结垢等对井径带来的影响，井温曲线可辅助分析套管破损情况。
另外，井壁成像测井、方位井径仪等测井工艺也可以尝试应用于纯化油田的套损井检测，如利用方位井径测井工艺不仅可测量套管变形井的受力方向，还可用作时间推移测井，观察套管变形的过程，这对于了解套损区块的地应力是否趋于稳定．预防套损的措施是否有效?能否打更新井是有帮助的。例如，大庆油田的南8-3-23和南8-3-24井是位于断层附近的两口相邻的套损井．这两口井经大修加固后，过了相当长的一段时间应用方位井径仪重新进行了测井，测量结果如下：
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4、电磁探伤测井
电磁探伤测井采用电磁感应原理，有效屏蔽结垢干扰，且能实现过油管检测套管。探伤测井能够实现套管剩余寿命普查，定性找出潜在的腐蚀漏失点及套管变形。为修井措施提供科学的套补范围，既能提高修井质量又能降低作业费用。探伤测井是近几年开展的比较成熟的测井工艺，对地质、工艺及作业部门制定套损井治理方案具有十分重要的参考意义。
5、井下电视测井
可见光高清井下电视测井，以视频的方式直观的描述井下变形、破漏、鱼顶等井下状况。目前能够实现清晰度为720P的远程传输解码。井况负荷条件的情况下可以替代铅印等复杂的作业工序。但该项目对井液的清晰度有一定要求，测试前需大排量洗井，确保井液有一定的透光度。
6、声波变密度八扇区测井
该项目是在原来的声幅测井及声波变密度测井的基础上发展而来。能够同时测取第一界面、水泥环、第二界面的胶结情况。对于套管腐蚀机理分析、套管补贴范围选择、层间窜通等检测效果较好。该项目也成为老井固井质量检查的首选测井项目。对区块综合分析、单井措施、治理研究等均能提供具备重要意义的参考资料。
三、套管损坏井的预防和治理对策
（一）预防套管损坏的主要措施
防止套管损坏是一个系统工程，需要从钻井、固井、作业、生产等各个环节加强保护。针对纯化油田套损的主要原因提出以下套损预防措施：
1、对下井套管要进行严格质量检验
套管下井前均应进行严格的质量检验，若发现问题应及时处理。检验内容通常包括：
（1）管体部位：管体长度、管体尺寸精度（内径、外径、壁厚、壁厚不均度、不圆度、模拟射孔检查、机械性能检查、化学成分检验 ）。
（2）螺纹部分：综合螺纹量规检查紧密距、螺纹单项检测仪检查螺纹要素的单项精度（锥度、齿高、齿形角）
（3）强度检验：抗内压、抗挤抗拉及残余应力对抗其临界压力的影响。
2、提高套管抗挤强度
（1）使用高强度套管
应用高强度套管显然可以提高套管的抗挤毁能力，因此可减少套管损坏。
（2）采用厚壁和小直径套管
增加套管壁厚可以提高套管承受点载荷的能力；当载荷、壁厚均相同时，小管径的套管具有较高的抗变形能力。
（3）在油层部位下双层组合套管
建议对水井油层部位下双层组合套管，只要双层组合套管内外尺寸及水泥型号选择适当，它具有极强的抵抗挤毁的能力，其挤毁强度至少等于各层套管强度之和。
3、防止套管腐蚀
（1）提高固井质量
（2）隔绝腐蚀介质与套管之间的通道
纯化油田浅层水主要为明化镇组（300米）、馆陶组（1100-1300米）、东营组（1500-1600米），因此建议以后纯化油田补充完善井水泥返高在1100米以上。
（3）采用阴极保护法
套管的阴极保护原理是采用地面直流电源和辅助阳极，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一些时，腐蚀就被控制。
（4）加套管保护环，保护套管接箍。
（5）加杀菌剂杀死有腐蚀性的细菌
4、改进射孔对套管损害的措施
实践和理论证明，射孔对套管的损害程度主要与使用的射孔弹类型及射孔枪类型有关。因此，选择时应注意以下几方面：
（1）优化选择射孔弹、射孔枪和孔密。
（2）射孔液采用优质入井液，适当添加防膨剂。
（3）当压裂或油层固井质量不好时，建议减少射孔孔密至每米10孔左右，防止因射孔给套管造成较大的伤害。
5、避免和减轻压裂、酸化等措施对套管的损害
压裂和酸化对套管有一定损害，压裂选井时要综合考虑套管的钢级和壁厚、固井质量、套管腐蚀状况等因素。进行压裂施工设计必须对套管强度进行校核，压裂压力不超过套管抗内压强度的80%为宜。应尽量采用分层压裂管柱保护套管。要求下封隔器保护套管。严格控制裂缝高度。
酸化施工时要配足各种添加剂。剔除有裂纹、穿孔等缺陷管柱并试压，对酸液、顶替液进行准确计算，防止酸液进入油套管环形空间造成套管腐蚀。返排量不小于井筒容积的2.5倍，排出程度大于100%，pH值大于6.5。建议应用物理解堵工艺（高压水射流、超声波、水力振荡等），消除对酸化对油层套管的伤害。
6、对转注井实施先期防膨处理。
7、注水压力限制在地层微破裂压力以下
注水压力应以满足注水量、防止套管损坏为合理注入压力。如果两项发生矛盾时，应以后者来确定。纯化油田破裂压力在45-55Mpa 之间，油层中深在2200-2500米之间。目前纯化油田部分水井注水压力较高，达到30Mpa左右，注入压力已达到52-55 Mpa，因此，今后不宜再提高注水压力。
（二）套管损坏井的治理措施
目前技术条件下，治理套管损坏井的措施主要有：机械封堵、挤水泥、更换套管和套管补贴，其中挤水泥、更换套管和套管补贴三种方法较好。
1、机械封堵
主要用于套破位置在水泥返高以上的油井，在射开油层以上下封隔器，密闭环形空间，同时起到一个负压抽油的作用。工艺较简单。机械封堵工艺的关键技术是封隔器，该工艺的有效期取决于封隔器，另一个不足就是不能测动液面。
2、挤水泥封堵
目前我厂对套损井主要采用的就是水泥封堵，工艺较成熟，成功率高，应用范围广。
（1）对套破位置不在射孔处的套破井，挤水泥封堵套破段。如C26井2018年8月套破出砂，砂面2203米，砂埋油层，冲砂找井况发现75-150米套破。8月27日挤水泥封堵开井后，日增油7吨，到11月有效期已3个月，累增油465吨，目前日液31.3吨，日油8.1吨，含水74%。
（2）对套破位置在射孔处的套破井，全井段挤水泥封堵，复射潜力层。
如C4X15井射开S2段2044.1-2107.6米，硼中子测井发现2100米套管接箍破，对应水层出水导致该井高含水。挤水泥封堵复射开井后，综合含水由100%下降到30%，日增油12吨，到目前有效期已3个月，累增油1100吨，目前日液17.6吨，日油12吨，含水27%，生产情况稳定。因此，对纯化油田正常生产含水较高，层间有一定潜力的套破油井，结合硼中子测井技术，挤水泥封堵，复射潜力层，可以取得较好的效果。
其局限性是：处理油层部位的套损对油层有伤害，而且水泥浆处理后的套损部位耐内压能力差。封堵有效期相对于套管补贴偏短。
3、套管补贴
目前该技术在我厂应用较少。该技术主要用于已固井井段套破的修复，通过下动力工具到套破处，打压，用软金属胀套管，完成套管补贴。根据纯化油田实施情况显示，该技术目前还不成熟，成功率较低。
4、爆炸治套工艺技术
爆胀整形修理套管是利用炸药在液体介质中爆炸瞬间释放的巨大能量通过井中液体的冲击波、反射波和液体动压作用于套管内壁上，克服套管本身的胀大阻力和管外岩石的挤压力，迫使套管迅速胀大冲改变管外地压力分布，达到治理套管变形的目的。
5、小套管二次固井修井技术
该技术用于治理套管变形严重或套管剩余寿命严重偏低的井。通过下入小尺寸套管并通过水泥填充新老套管的环形空间实现二次固井。该工艺能比较好的解决部分套损井水泥封堵有效期短或地层压力高难以封堵及套管腐蚀严重水泥封堵效果差的重点井。是近几年推广实施的成熟度较高的修井工艺。该工艺的缺点是：井筒内径减小、二次射孔穿透力严重削弱、二次固井质量难以保证、再发生套变情况修井措施难度成倍增加等。
6、液压整形修井技术
该技术利用液压膨胀工具管对单边缩径的套管进行径向推挤扩张，达到增大变形处通经的目的。优点是：整形过程中不会对套管产生二次伤害，且施工安全，效果可预测可检测。缺点是：只能对0.5米范围以下的套变缩径进行修复，大于这个范围后因液压扩张力限制整形效果不好。该项技术在纯26-48井应用效果很好，通过整形将通径由90毫米提高到115毫米。
四、套损井下步挖潜方向
根据以上分析，结合目前油水井套损情况，周围水淹状况、井网完善程度和剩余油分布，应用水泥封堵、更换套管和套管补贴等配套技术，重点对纯化油田的套损井进行综合治理，为进一步挖掘套损井潜力提供方向。