در سال‌های اخیر، طی عملیات مهندسی ثبت وقایع در یک بلوک خاص، در مجموع ۴۵ چاه با درجات مختلفی از آسیب به لوله‌های جداری شناسایی شدند که تقریباً ۲۸.۵٪ از کل چاه‌ها را تشکیل می‌دهد. تعداد چاه‌های دارای آسیب به لوله‌های جداری افزایش چشمگیری داشته است. 

اشکال اصلی آسیب لوله‌های جدار چاه عمدتاً شامل خم شدن، انقباض، شکستگی پلکانی، پارگی و خوردگی و سوراخ شدن لوله‌های جدار چاه است که در میان آنها تغییر شکل انقباض لوله‌های جدار چاه و شکستگی پلکانی لوله‌های جدار چاه از موارد اصلی هستند. روند کلی آسیب لوله‌های جدار چاه این است که عمر پمپاژ چاه‌های آسیب‌دیده از لوله‌های جدار چاه کوتاه و عمق نقاط آسیب‌دیده از لوله‌های جدار چاه نسبتاً زیاد است. الگوی آسیب طولی: آسیب عمیق لوله‌های جدار چاه عمدتاً ناشی از تغییر شکل کاهش قطر، آسیب سطحی لوله‌های جدار چاه عمدتاً ناشی از شکستگی یا پارگی پلکانی است و نقاط تغییر لوله‌های جدار چاه در نزدیکی بخش سوراخ شدن متمرکز شده‌اند. الگوی توزیع نواحی جانبی: نقاط آسیب دیده از لوله‌های جدار چاه در نزدیکی گسل‌ها، در نقاط مرتفع ساختاری و در مناطقی با زاویه شیب زیاد روی بال‌ها متمرکز شده‌اند.

علل آسیب به لوله جداری:

1. عوامل زمین‌شناسی آسیب به لوله جداری

عوامل زمین‌شناسی علت اصلی آسیب به لوله جداری هستند، از جمله تنش تکتونیکی، لغزش بین لایه‌ای، انبساط گلسنگ، خزش لایه سنگ نمک، تولید ماسه لایه نفت، فرونشست زمین و تراکم لایه نفت و غیره.

(1) انبساط و خزش گلسنگ، خزش سنگ نمک
سنگ‌ها دارای ویژگی‌های خزش و رهاسازی تنش هستند. انواع مختلف سنگ‌ها انواع مختلف خزش و درجات مربوط به خزش را دارند. حتی در شرایط زمین‌شناسی طبیعی، سنگ‌ها خزش می‌کنند. کانی‌های رسی در گلسنگ، به ویژه مونتموریلونیت، ایلیت و کائولینیت، هنگام قرار گرفتن در معرض آب متورم و خزش می‌شوند. از آنجایی که لوله جداری از این خزش و انبساط جلوگیری می‌کند، تنش برشی روی لوله جداری ایجاد می‌شود. این امر بار خارجی روی لوله جداری را افزایش می‌دهد. با گذشت زمان، بار افزایش می‌یابد. هنگامی که مقاومت فشاری لوله جداری کمتر از بار خارجی باشد، لوله جداری فشرده، مسطح یا حتی شکسته می‌شود.

(2) فشار سنگ‌های اطراف
پس از حفاری، سطوح آزاد در سنگ‌های اطراف چاه ظاهر می‌شوند و حالت تعادل اولیه را از بین می‌برند. وقتی تنش در تمرکز تنش به حد تسلیم سنگ اطراف می‌رسد، تغییر شکل پلاستیک رخ می‌دهد. این تغییر شکل توسط پوشش و پوسته سیمانی خارج از پوشش محدود می‌شود. در عین حال، پوشش نیز توسط سنگ اطراف واکنش نشان می‌دهد و باعث تغییر شکل و آسیب پوشش می‌شود.

(3) فعالیت گسل، حرکت پوسته زمین مدرن، زلزله و رانش زمین
وجود گسل‌ها باعث عدم تعادل فشار بین گسل‌ها می‌شود و باعث می‌شود آب بین لایه‌های سنگ کانال شود. هنگامی که لایه‌های گل و لای و نمک گچی با گسل‌ها همزیستی دارند، تنش روی پوشش ناپایدار خواهد بود و منجر به تغییر شکل و آسیب پوشش می‌شود. فعالیت گسل توسط عوامل زیادی ایجاد می‌شود. حرکت لایه‌ها در امتداد سطح گسل باعث آسیب گسترده به پوشش لایه نفتی می‌شود .

2. عوامل مهندسی آسیب پوشش

(1) دلیل چاه

دلایل اصلی شامل استحکام ناکافی طراحی پوشش، آب‌بندی شل نخ در حین ساخت و کیفیت پایین سیمان‌کاری است که باعث سایش پوشش در حین فرآیند حفاری می‌شود. هنگام اجرای پوشش به داخل چاه، سطح بیرونی پوشش ناگزیر با تشکیل سنگ سخت به شدت ساییده می‌شود. اگر به زور وارد شود، پوشش دچار ساییدگی و پارگی قابل توجهی می‌شود و رشته پوشش به راحتی ناپایدار، خم و تغییر شکل می‌دهد. علاوه بر این، پس از ساییدگی پوشش، سطح داخلی افزایش می‌یابد، سطح تماس با محیط خورنده افزایش می‌یابد و لایه غیرفعال روی سطح دیواره داخلی پوشش از بین می‌رود و فلز داخلی در تماس مستقیم با محیط خورنده قرار می‌گیرد و سرعت خوردگی پوشش را افزایش می‌دهد.

(2) دلایل تولید

تزریق آب با فشار بالا باعث انبساط حجم سازند می‌شود. هنگامی که فشار از چاه تزریق آب و سنگ نفوذپذیر به بیرون گسترش می‌یابد، فشار زیادی در سطح مشترک بین لایه نفت و لایه مرزی ایجاد می‌کند. اگر این نیرو از مقاومت سطح مشترک بیشتر شود، لغزش رخ می‌دهد و باعث آسیب به لوله جداری به چاه‌های مجاور می‌شود.

در طول فرآیند شکست، تغییر حجم ناشی از پر شدن جامد نیز می‌تواند باعث لغزش سازند در امتداد لایه بستر شود.

تولید شن از لایه نفت باعث می‌شود که اثرات ترکیبی توده سنگ رویی فرو رود و توده سنگ زیرین واژگون شود، مقطع مخزن کوتاه شود، بر تکیه‌گاه جانبی لوله جداری تأثیر بگذارد و باعث انحراف آن شود.

۳. عوامل خوردگی که باعث آسیب به لوله جداری می‌شوند

خوردگی لوله به این معنی است که گوگرد، CO2، H2S موجود در نفت خام و گاز طبیعی و مواد خورنده مختلف موجود در آب سازند و آب تزریق با یون‌های آهن یا آهن موجود در لوله جداری واکنش نشان می‌دهند و بدنه لوله را می‌خورند. شرایط خوردگی لوله جداری شامل دما، فشار، غلظت یون‌های آهن و باکتری‌های کاهنده موجود در آب سازند است که بیشتر آنها مربوط به عملکرد باکتری‌های کاهنده سولفات هستند. بیشتر خوردگی لوله جداری در محلول‌های با شوری بالا و pH پایین رخ می‌دهد. تأثیر خوردگی بر آسیب لوله جداری عمدتاً به دو شکل آسیب به لوله جداری است:

(1) خوردگی باعث نشت لوله جداری بالایی می‌شود. از نظر مکانیکی، آسیب لوله جداری ناشی از نیروی خارجی به صورت نشت لوله جداری ظاهر نمی‌شود، اما نتیجه نهایی خوردگی باعث نشت لوله جداری می‌شود.
(2) خوردگی ضخامت دیواره لوله جداری را تضعیف کرده و استحکام لوله جداری را کاهش می‌دهد و باعث آسیب به لوله جداری می‌شود. تحت تأثیر خوردگی، دیواره لوله جداری به تدریج به طور کامل یا جزئی نازک‌تر می‌شود و استحکام لوله جداری کاهش می‌یابد و احتمال آسیب دیدن آن تحت تأثیر نیروهای خارجی بیشتر می‌شود.

روش بازرسی آسیب لوله جداری:

در فرآیند معمول ثبت وقایع، می‌توانیم از ثبت وقایع الکترومغناطیسی، تشخیص نشتی ایزوتوپی در کل چاه، ثبت وقایع با کولیس و سایر روش‌های ثبت وقایع برای تشخیص رشته‌های لوله درون چاهی و بررسی وجود آسیب یا تغییر شکل لوله جداری استفاده کنیم.

(1) ثبت عیب الکترومغناطیسی می‌تواند تغییرات ضخامت دیواره و آسیب پوشش لوله نفت را در شرایط عادی تولید چاه نفت و آب اندازه‌گیری کند و در هزینه‌های عملیاتی بررسی وضعیت پوشش و راه‌اندازی لوله نفت صرفه‌جویی کند. این ویژگی امکان انجام یک بررسی کلی از آسیب ساختاری چاه‌های نفت و آب را فراهم می‌کند. بین دیواره‌های ضخیم و نازک و تغییر شکل یا پوسته پوسته شدن پوشش، گذار وجود دارد.

(2) نمودارگیری ترکیبی پنج پارامتری ایزوتوپ می‌تواند پنج منحنی را همزمان ثبت کند. این روش منحنی ردیاب ایزوتوپ، داده‌های سرعت جریان و دمای چاه در لوله و نقاط غیرعادی فشار را برای یافتن نشتی لوله جداری تأیید می‌کند.

(3) نمودارگیری کولیس چند بازویی به طور گسترده در فرآیند بازرسی و نمودارگیری لوله جداری استفاده می‌شود. این دستگاه یک ابزار اندازه‌گیری تماسی است، یعنی بازوی اندازه‌گیری دستگاه با دیواره داخلی لوله جداری تماس پیدا می‌کند و تغییرات در دیواره داخلی لوله جداری به جابجایی شعاعی بازوی اندازه‌گیری کالیبر چاه تبدیل می‌شود. از طریق طراحی مکانیکی و انتقال در داخل دستگاه کالیبر چاه، این جابجایی به جابجایی عمودی میله فشار تبدیل می‌شود. حسگر جابجایی دیفرانسیلی، تغییر جابجایی عمودی میله فشار را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. نشانه نشتی لوله جداری وجود دارد.

اقدامات پیشگیرانه اصلی برای آسیب لوله جداری:

1. کنترل منطقی فشار تزریق آب
در طول تزریق آب با فشار بالا در میادین نفتی، با افزایش فشار تزریق آب، سطح فشار سازند نیز همچنان افزایش می‌یابد. وقتی فشار سازند از فشار بحرانی بیشتر شود، سازند نسبت به یکدیگر می‌لغزد و باعث تغییر شکل لوله جداری، به ویژه آسیب به لوله جداری در مناطقی با لایه‌های میانی گلسنگ یا گسل‌های توسعه‌یافته می‌شود. چاه‌ها ممکن است به صورت تکه‌ای ایجاد شوند. علاوه بر این، تزریق آب با فشار بالا در درازمدت، میزان آسیب به لوله جداری را تحت تأثیر بار فشار بالای طولانی مدت تشدید می‌کند. فشار سازند را در فشار بحرانی سازند یا در محدوده 70٪ از مقاومت ضد فروپاشی لوله جداری کنترل کنید تا وقوع آسیب به لوله جداری کند شود.

2. اختلاف فشار تولید را به طور منطقی کنترل کنید و تعادل بین تزریق و تولید را حفظ کنید
. به دلیل تزریق و تولید نامتعادل، تشدید گسترده الگوهای چاه در دوره بعدی و اتصال ضعیف بین لایه‌ها، تنش اضافی از ناحیه پرفشار به ناحیه کم‌فشار ایجاد می‌شود که باعث لغزش سازند و تغییر شکل لوله جداری، به ویژه در ناحیه پرفشار می‌شود. این آسیب به ویژه جدی است.

3. بهینه‌سازی طرح‌های سوراخکاری و تحریک مخزن.
هرگونه فناوری و کیفیت شکست اسیدی و سوراخکاری، تأثیر مهمی بر عمر لوله جداری دارد. سوراخ‌کاری مکرر یا شکست اسیدی، مقاومت اکستروژن لوله جداری را به شدت کاهش داده و آسیب و تغییر شکل لوله جداری را تسریع می‌کند. عملیات شکست و اصلاح اسیدی را روی مخزن انجام دهید و فشار ساخت را تعیین کنید. فشار ساخت نباید از 80٪ مقاومت ضد اکستروژن لوله جداری تجاوز کند.

4. ابزارهای درون چاهی را برای جلوگیری از ساییدگی لوله‌های جداری بهبود بخشید.
به دلایل طراحی یا ساخت طرح، پدیده‌هایی مانند سقوط اشیاء، گیر کردن لوله و انسداد لوله اغلب رخ می‌دهد که نیاز به ماهیگیری و سنگ‌زنی دارد که به ناچار باعث سایش و پارگی دیواره پوشش شده و استحکام پوشش را کاهش می‌دهد. توصیه می‌شود ابزارهای حفاری را بهبود بخشیده و در طول فرآیند حفاری و سنگ‌زنی یک دستگاه متمرکز کننده نصب کنید تا سایش خارج از مرکز کاهش یافته و از پوشش محافظت شود.