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浅谈井眼轨迹对套管损坏的影响及预防 谢学明 黄军辉 摘 要 现在的开发井大多数以定向井和水平井代替了过去的直井，由于井眼曲率的变化，增加了套管弯曲变形的几率，使管杆偏磨、套管破损现象时有发生。据国内外有关报道，套管损坏原因及防治，多以“地质因素、工程因素、腐蚀”三方面为主，而对井眼轨迹的影响研究报道甚少。本文提出了预防套管损坏需从钻井源头抓起，认真抓好钻井井眼质量的前期工作，分析了井眼轨迹对套管损坏的影响，为预防套管损坏，延长油井寿命提供了可参考依据。 主题词 井眼轨迹 套管损坏 影响 分析 措施 一、问题的提出 随着江汉油田的开发进入中后期，加之地处鱼米之乡，江河、湖泊、沟渠、稻田甚多，地面井位选择困难，致使定向井、水平井逐年增多，井眼轨迹控制难度越来越大。而定向井、水平井所形成的井眼大都是椭圆形井眼，这一先决条件就对固井质量有影响；如果井眼轨迹控制不好，形成较大的拐点，使井身剖面与设计相差甚远的话，就会导致摩阻增加，下套管困难，给后期完井和采油工作留下更多隐患。特别是套管不居中会带来固井质量差、套管变形、抽油杆偏磨、油井寿命短的不良后果。目前，江汉油田套损井日益增多，截止2009年底仅江汉区块就有307口。据采油厂统计，由于管杆偏磨导致的杆断、管漏占井下作业总井次的20%和30%，管杆偏磨一度成为影响油井免修期的“罪魁祸首”，诸多偏磨“缠身”的油井，严重影响了开发管理水平和油井寿命。因此，预防套管损坏是目前勘探开发工作的当务之急，除了在采油工艺上狠下功夫外，还必须从钻井源头抓起，优化井眼轨迹，改善管杆受力状况，减轻管杆偏磨程度，才能达到标本兼治的目的。 二、井眼轨迹对套管损坏的影响因素 研究套管损坏的原因有许多方面，主要表现在：（1）地应力异常高和非对称外挤力大是导致套管损坏的主因；（2）高压注水、射孔、采油工艺措施参数不合理；（3）套管不居中、固井质量差、套管应力变大；（4）套管抗挤强度与组合不合理；（5）下井工具偏磨、违章操作、频繁的井下作业。以上这些原因分析和预防措施，国内外均有大量报道，这里不再赘述。本文从另一角度出发，着重分析井眼质量对套管损坏的影响，找出了井眼轨迹对套管损坏的影响因素如下： 1、造斜点太浅，直井段井斜过大，提前定向，过早在上部井段形成拐点； 2、造斜率过高，井眼曲率太大，使套管弯曲变形严重，下套管困难； 3、全角变化率较大，井眼轨迹不平滑，摩阻增加，引起键槽卡钻，增加套管变形的几率； 4、侧钻井在侧钻点处为了迅速离开老眼，拐弯过急； 5、大斜度长稳斜段井眼轨迹控制难，井斜方位稳不住，多次纠方位，井眼不规则； 6、水平井着陆控制段由于油层垂深不确定，有时上翘，有时下倾，井眼形成台阶; 7、水平井水平段，为了保证水平穿越油层，井斜角始终要保持在90°上下波动，有时增斜，有时降斜，井眼轨迹成蛇形波浪起伏; 8、三维绕障的定向井，存在井斜和方位同时变化的井段，形成严重的螺旋形井眼。 三、井眼轨迹对套管损坏的潜在危害分析 1、井身剖面对比分析 近年来，江汉油田定向井每年都在100口以上，设计的定向井井身剖面种类很多，但基本上可归纳为两种类型，一类是“直—增—稳” 型井身剖面，一类是“直—增—降” 型井身剖面，如图1：   直—增—稳型 直—增—降型 图1 井身剖面图 “直—增—稳”型井身剖面简单易行，井眼轨迹控制平滑；“直—增—降” 型井身剖面，从井眼轨迹控制难度上考虑，比“直—增—稳”型容易，因为降斜调节余地大，容易中靶；但从井下安全考虑，此类井身剖面容易造成井下故障（如键槽卡钻、下套管困难等），这是因为在该井身剖面中，出现了两个拐点，拐了2道弯井眼轨迹不平滑，摩阻扭矩大等；从采油工艺上考虑，对采油管柱和杆柱的受力、磨损、断脱等产生重大影响，给采油工艺带来很大困难。这是因为油管在井眼中的弯曲形状与井眼轨迹是十分相近的，抽油杆的行程是沿着井眼轨迹运行的，如果降斜率很大，形成严重“狗腿”，会使抽油杆磨穿油管和发生抽油杆断脱的井下故障。 2、直井段井斜的危害分析 定向井直井段井眼轨迹控制的原则是防斜打直。有人认为普通定向井（是指单口定向井）的直井段钻不直影响不大，这种想法是不对的，因为当钻至造斜点KOP时，如果直井段不直，不仅造斜点KOP处有一定井斜角而影响定向造斜的顺利完成，还会因上部井段的井斜造成的位移影响下一步的井身轨迹控制。如果KOP处的位移是负位移，为了达到设计要求，会造成实际施工中需要比设计更大的造斜率和最大井斜角；如果是正位移情况恰好相反，就必须提前下工具定向纠斜，使井眼轨迹在直井段就形成拐点；如果KOP处的位移是向设计方向两侧偏离的，一开始就将一口两维定向井变成了一口三维定向井了，同时也造成下一步井眼轨迹控制的难度。水平井的井眼