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随着油田开发的深入发展,开发中的矛盾和问题也已经暴露出来,油田含水上升率和自然递减率控制难度较大,注采失衡矛盾日益突出,油田进入了套损高发期,套管损坏直接影响到油田的正常生产。为了防止卫星油田套损区的外扩,采取了对套损区井相关注水井实施停注措施。注水井点采取停注措施,导致采出程度低,严重影响和制约了油田生产,为有效改善油层的开发效果,有必要对套损机理及预防对策进行研究。本文在对卫星油田套损形态及机理分析的基础上,通过对套损机理模拟及预防对策研究,取得了以下成果及认识。
研究了卫星油田套损形态及套损点分布特征。运用打制铅模技术和地球物理测井方法,观察描述了套损形态特征,确定了井下错断或变点位置。
通过对套损层位地层受力和块体稳定性分析,研究了卫星油田套损机理。在卫星油田,与采油相关的注水压力、区块压差和浸水域是影响套损发生的主要因素。注采能够使块体内部产生流体压差,流体压差对块体产生推动力,当作用于块体的推动力大于抗滑力时,块体将沿着滑动面向压力低值区发生蠕动滑移,并在横向上造成油水井套管的变形或错断。
对套损段泥岩层进行了应力-应变数值模拟,分析了套损层位泥岩应力及位移变化特征,研究了注水压力变化对浸水和未浸水泥岩应力-应变效应的影响,对比分析了未水浸与水浸泥岩应力-应变的差异性。
根据注水开发条件下油层流体的渗流机理、以及在注采体制下地应力及流体压力相互耦合效应,建立了套损数学模型,给出了数学模型的数值解法,完成了套损数值模拟的程序设计。
通过对套损机理的数值模拟,计算了本区相应的稳定系数,标定了套损发生时指标的界限。在卫星油田套损发生时注水压力和区块压差分别为17.2MPa和0.9MPa,浸水域为60%,区块稳定系数为1.0~1.4。在生产过程中只要注水压力和区块压差分别控制在17.2MPa和0.9MPa以下,浸水域不超过60%,区块稳定系数小于1.0~1.4,本区就不再发生套损。
在动态分析和数值模拟基础上,形成了套损的预测技术,提出了提高新井固井质量防止注入水进入套损层、控制浸水域的扩大和控制注水压力的综合预防措施。通过采取上述治理措施,研究区套损井数由治理前8口下降到2口,从套损程度看,套管错断井数由4下降到1口,套损速度明显减缓,起到了很好的预防效果。