油田套管损坏机理及防治措施

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1、弓第12卷第4期焊管VoI12，怕41989~F-7月WELIDEDPIPEANDTUBEJu1．1989P一E试验EE与EE研究E油田套管损坏机理及防治措施E～j窦益华(西安石油学院)【摘要】车文从油井围岩蠕变的影响．地下舟质的腐蚀．钻井工艺．固井工艺及套管的设计．制造等方面分析丁油田套管损坏的机理，提出了防治套管损坏的措藏。【关锄司】套管，套管损坏，机理，防治r1’heMechanicm!of0iIWellCasingDamagesandtheMeasarestoPreventD0uYihuafxn

2、PetroleumInstitute)【Syno~is]Inthispaper．thecaus~ofoilwellcasingdamagesaleanalysedinrespectstotheinfluenceof~ct~loslngrocksmpdeformation，corrosionofundergroundmedia，technologyofdrillingandcementing，et~，Themeasu~topreverttthedamagesalealsoproposed[Keywords

3、]dasing，casingdamage，prevention，measures前言围．使用注意事项等。为人们从套管的制造7／关于油田套管的损坏机理，许多文献作工艺、设计计算理论．钻井过程、固井过程者根据现场调查中所发现的套管损坏的特点及完井开发过程采取相应的措旌，为保证套进行了一些定量计算和定性分析。然而，由管的正常使用提供了依据。于地下的情况错综复杂，各种参数很难甚至1围岩蠕变导致套管损坏及其防治不能精确确定，各油田套管损坏的情况又千措施差万别，因此，至今还没有人系统地研究过图1所示是某一油井的径向

4、剖面，从图套管损坏的机理有鉴于此，我们综合了国中可以看到：套管的周围是一圈固井水泥石内外有关文献的报道，结合自己的研究成环．在水泥石环的外部是围岩。在以往的套果，从套管本身和使用条件两个方面综合分管设计中，人们一般将围岩看成是弹性物析了套管损坏机理。质，井以管内掏空状态下管外泥浆柱的静液研究套管损坏机理的目的是借此寻找防治套管损坏的措旌国内外有关防治套管损坏的措施和经验散见于大量的文献中，很难查阅；对各种措施和经验的使用效果和使用范围的分析也不够深入细致。为了更好地使用现有措施和经验，加强防治套管损坏的

5、工作，我们在综合同内外有关措施和经验的同时，结合自己的研究工作和对美国石油套管生广情况的芎寮，详细分析了各种防}舟措施的州沦和戈践依据发其使H1效果、使jfj范图1j1IljF释向『而·2·I2卷42秘瓜力米设计套管。然而，大量的氍实践征～6fJ0m之问，假设套管撮坏部位全部掏明，岩石实际上是种流变物质，在中等温夸，管外汜岩的蠕变所造成的围J争多只自‘度和中等水平的应力作用下，为了便于数学21MPa；大庆油田在1000m内损坏的套管处理，呵将岩石作为一种线性粘弹性物质所受外挤力最多不会超过23MPa。而

6、老君1．1围岩蠕变引起套管损坏的机理庙油H{套管和大庆油}}}套管设计的扰挤压力1．I．1围岩蠕变使套管围厂匠反常增大导均在27MPa以上显然，围岩蠕变不是造致套管损坏成上述套管损坏的唯一因素。为了解释上述根据分析，在粘弹性围岩中，地层作用套管损坏的原因，作者曾研究了蠕变围岩中在套管外壁上的压力(即套管围压)随着时井壁位移的大小及其发展情况研究结暴表间的推移和围岩的蠕变而不断增大，最终，明，在蠕变地层中井壁肓可能失去稳定而坍上覆岩层的压力将全部作用到套管上。根据塌，在坍塌的井眼中套管将受到不均匀载荷以往

7、的设计惯例，-一般不以上覆岩层压力来甚至点载荷的作用。根据分析承受不均匀载设计套管，而是以管内掏空状态下管外泥浆荷的套管，其强度只有承受均匀载荷的柱的静液压力来设计套管。．由此可见，套管API套管的1／2～1／4；在点载荷的作用设计的外挤压力取得过低，由于围岩的蠕变下，套管的强度还将受到更犬的削弱有叮能使套管所受的外挤压力超过其设计值通过上述分析可以看到，高蠕变率的地而导致套管的损坏层由于围岩的蠕变，井壁的位移可能超过一研究表明，在相同的使用时间内和在高定的极限而坍塌，在坍塌的井眼中套管承受蠕变率的地层

8、中，套管所受的围压相应地较严重的应力作用而损坏。这是大量浅井套管大，上覆岩层压力全部作用到套管上的时间损坏的主要原因之—．d也相应地缩短。而根据试验，岩石的蠕变率1．2围岩!魔堕藿强坏嘶撇随着其含水量的升高而增大。调查发现，套1．2．1高强度套管管损坏在油田平面有一定的分布规律：大致根据研究分析，粘弹性围岩中套管围压呈条带状分布，一一般与裂缝发育及动态水流的大小由井身结构及工况决定，因此，提高方向一致；套管多损坏在封固井段具有吸水管材的强度