套管

言建筑給排水管道套管預(yù)埋施工是一項高度專業(yè)的施工，需要根據(jù)給排水管道穿越的位置來正確選擇套管類型，而且要做好套管預(yù)埋與安裝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工，只有這樣才能確保工程施工質(zhì)量。1 建筑給排水管道套管預(yù)埋施工特點對于民用建筑工程來說，給排水管道的套管預(yù)埋施工必須和建筑結(jié)構(gòu)施工同步展開，套管安裝、制作、加工等環(huán)節(jié)都需要專門的工藝和專業(yè)化的操作，是對施工人員技術(shù)水平的考驗，也是對做工精細(xì)度的考驗。需要細(xì)致地研究套管的制作過程與安裝過程，而且要精準(zhǔn)化定位套管，從而確保套

井體積壓裂過程中套管損壞案例不斷增多[4-5]。損壞形式為重復(fù)高壓擠注壓裂液時自由段套管鼓脹斷裂，封固段套管直徑大幅減小，導(dǎo)致其無法在設(shè)計深度安裝橋塞，進而影響后續(xù)的壓裂施工和生產(chǎn)[5-7]。以中石油為例，西南油氣田頁巖氣套管損壞比例44.70%，浙江油田套管損壞比例為25.93%?，敽旅苡屯瑯硬捎盟骄夹g(shù)開發(fā)，水平井段長、環(huán)空間隙小，并采用大規(guī)模體積壓裂投產(chǎn)。多數(shù)水平井完鉆井深為5 139～5 489 m，水平段長為938～2 027 m。由于砂礫巖

手段。在斜井段下套管過程中，受套管自身重力的影響，套管會貼近下井壁，產(chǎn)生較大的下入摩阻，造成下套管困難，而大位移井由于其穩(wěn)斜角大的特點會加劇這種狀況的發(fā)生。1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)渤油1井為一口明化鎮(zhèn)組大位移水平井，設(shè)計井深3 719 m，水平位移3 252 m，完鉆垂深1 045 m，水垂比達3.11（表1）。該井采用水平井雙增軌跡模式進行設(shè)計，第一造斜段從130 m開始，造斜至890 m，井斜增至81°，然后穩(wěn)斜至3 334 m，穩(wěn)斜段長2 444 m；第二造斜段

-6井急需進行下套管作業(yè)。接到管具公司靖邊服務(wù)部生產(chǎn)調(diào)度員馬祥忠的電話，套管審批員王景山開始緊盯套管審批進度。馬祥忠一拿到套管審批單，第一時間安排7臺卡車趕往榆林。晚7時，榆林套管廠燈火通明，大家都在為這次套管“接力”而忙碌著。該服務(wù)部駐榆林庫套管審批員王建峰連夜趕往套管廠，辦理套管提貨手續(xù)，立即組織套管裝車。經(jīng)過一個多小時的緊張工作，7臺卡車?yán)\的335根3740米長的套管順利裝車。馬祥忠與外委承包商進行溝通，要求承包商在確保安全的前提下，連夜將套管送井

眼水平位移大，下套管時套管與井壁摩擦阻力大，下套管施工難度大。使用漂浮下套管技術(shù)能有效降低套管與井壁摩擦阻力，有助于解決大位移井套管難以下入的困難。1 套管在大位移井中受力分析大位移井指水平位移與垂直井深比≥2，且水平位移超過3000m的油井。在進行大位移井中套管受力分析時，本文假設(shè)套管串不旋轉(zhuǎn)、只有沿井眼方向的軸向運動，井眼內(nèi)壁與套管外壁完全接觸、且二者為滑動摩擦，忽略套管接箍刮削井壁、鉆屑及井壁坍塌等造成的機械損失（圖1）。圖1 大位移井中套管串示意圖

位移大、摩阻大，套管容易產(chǎn)生屈曲變形，甚至導(dǎo)致套管不能順利下到設(shè)計深度。目前，大位移井下套管比較成熟的技術(shù)是漂浮下套管技術(shù)，即使用漂浮接箍使套管某一段為中空，一般為空氣，也有使用低密度液體的，這樣套管就能產(chǎn)生浮力，使套管與井壁之間的摩擦力減小，從而可以減少套管下入時的摩擦阻力，當(dāng)套管下到位時再通過壓力打開通道建立循環(huán)進行固井作業(yè)[1]。但常規(guī)的漂浮下套管技術(shù)存在以下四個方面的問題：(1)漂浮接箍存在失效的風(fēng)險，同時，漂浮接箍破裂盤的擊破壓力過大，容易壓漏地

-18］，常采用套管作為隔離海水循環(huán)泥漿的通道。鉆井船作業(yè)時漂浮在海面上，通過錨泊定位，可以在一定范圍內(nèi)限制船身的水平位移，而垂直方向受海浪和潮汐的影響，鉆井船相對于海底泥面就會有相對運動，進而帶動套管受軸向載荷產(chǎn)生形變，導(dǎo)致鉆井事故的發(fā)生。需建立泥漿循環(huán)系統(tǒng)和鉆井升沉補償系統(tǒng)來保證鉆井工程的安全進行，鉆遇復(fù)雜地層，易坍塌、工況不穩(wěn)定，對淺海鉆探新工藝的需求更為迫切［19-25］。1 傳統(tǒng)淺海鉆探工藝1.1 現(xiàn)有淺海作業(yè)工藝淺海海洋取心鉆探中鉆遇易坍塌地層

位置下入?127套管67.2米，二開?110口徑施工鉆進，鉆進至100米左右位置，在一次下鉆過程中受阻，鉆具下不到孔底，由于操作人員經(jīng)驗不足，判斷失誤，誤認(rèn)為是套管接頭變形，于是回轉(zhuǎn)擠壓研磨，從而把127套管研磨破損并取出部分套管碎片及孔壁巖石（如圖1）。圖1 套管研磨破損并取出部分套管碎片及孔壁巖石鉆探負(fù)責(zé)人了解事故情況后召開機組會議，首先下入?127公錐進行打撈，由于該段地層為紅色角礫巖，并且已經(jīng)取出孔壁巖石，鉆孔已經(jīng)超徑，套管斷頭已經(jīng)斜靠孔壁，公錐無

的前提，由于油井套管損壞，導(dǎo)致蒸汽驅(qū)有效生產(chǎn)期縮短，注采關(guān)系不匹配。30年來，專家學(xué)者對套管損壞機理及治理技術(shù)的研究從未間斷，提出了預(yù)應(yīng)力完井、升級套管強度、升級固井水泥和改良隔熱管等[1-4]套管損壞防治技術(shù)，雖有效改善油井條件，但并不能從根本解決套管損壞的問題。因此，提出套管掛片技術(shù)，旨在從根本上治理熱采井套管損壞，進而提高稠油開發(fā)效果。1 蒸汽驅(qū)熱采區(qū)塊套管損壞狀況分析以遼河油田齊40塊為例，該油田于1987年開始實施蒸汽吞吐開發(fā)，1997年開展蒸汽

9年以后為了減緩套管損壞，針對容易發(fā)生套管破漏井段，射孔段、1 500～2 000位置處及水泥返高自由段處，套管壁厚由7.72 mm變?yōu)?.17 mm。通過采用高鋼級、大厚壁的套管，提高套管特殊部位的抗腐蝕強度，延長套管使用壽命[1-4]。1 加厚套管使用情況分析1.1 A油田套損分析情況A油田自2006年開展套管加厚工作，2006—2013年累計投產(chǎn)90口井，截止2016年12月造成套管損壞原因主要有變形、錯斷和破漏。A油田套管損壞統(tǒng)計見表1，累計加厚套

63000）1 套管頭的結(jié)構(gòu)和作用套管頭是用來固定鉆進井的井口，連接井口套管柱，用以支持技術(shù)套管和油層套管的重力，密封各層管間的環(huán)形空間，為安裝防噴器、油管頭，采油樹提供過渡連接，并且通過套管頭本體上的兩個側(cè)口，可進行補擠泥漿、監(jiān)控和加注平衡液等施工作業(yè)。套管頭一般用優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼制成。在套管頭內(nèi)還設(shè)置套管掛，用以懸掛相應(yīng)規(guī)格的套管柱，并密封環(huán)空間隙。其上要裝防噴器組。油井完井后，套管頭上則安裝采油樹。在陸地或海上進行鉆井時，為了支持、固定下入井內(nèi)的套管柱

鉆進工藝施工后下套管固井、完井[4]。由于完井井徑大，配套使用的套管外徑也較大，主要選用無縫鋼管、螺旋鋼管或直縫鋼管。與石油標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的螺紋連接套管不同，大口徑套管采用焊接連接下放。套管外徑大，為確保管材穩(wěn)定，其壁厚也較厚，因此下入井內(nèi)的套管總質(zhì)量大，一般均超過鉆機提升力。鑒于大口徑套管特殊的尺寸、較大的質(zhì)量、焊接連接等特點，其下放工藝具有獨特性，包括通井、提吊、焊接、下放等過程與常規(guī)石油套管下放有本質(zhì)區(qū)別。大量的實例表明，大口徑套管下放過程中若出現(xiàn)事故，處

田都面臨著嚴(yán)重的套管損壞問題。例如，伊拉克的哈法亞油田Yamama 層高溫高壓，地層水礦化度高，原油溶解CO2含量較高，易形成酸性介質(zhì)對套管進行腐蝕［1］。勝利油田因油層附近地層傾角大，且發(fā)育有地下斷層、砂礫巖體，容易引發(fā)地層滑移和斷層活動，進而造成套管錯斷、縮徑和彎曲等問題［2-4］。大慶油田損壞形式主要為套管變形和套管錯斷，共發(fā)現(xiàn)各類套損井1 萬多口，占油水井總數(shù)的20%左右［5］。孤東油田屬于河流相沉積，油層膠結(jié)疏松易出砂，出砂后使油層原來承受的部分

況或井下事故，而套管復(fù)雜情況或套管事故就是其中較為常見的一種，如下套管中遇阻導(dǎo)致套管下不到位或遇卡導(dǎo)致套管無法下放或拔出，由于套管質(zhì)量缺陷引起套管刺漏、裂紋、脫扣等，采用傳統(tǒng)的倒扣等方法來處理這樣的套管事故，往往需要花費大量的作業(yè)時間，少則7至8天，多則數(shù)10天，占用大量的人力、物力、財力，而采用套管外補貼工藝一般只需2至3天就可完成上述套管事故的補救工作，實現(xiàn)快速處理事故、最大限度降低事故造成的損失[1-4]。1 套管外補貼工藝1.1 工藝簡介套管外補貼

及上部組塊，實現(xiàn)套管回接，建立水下至地面的流體通道后轉(zhuǎn)入完井生產(chǎn)作業(yè)。在生產(chǎn)了近20年后，最近幾年檢測套管完整性時，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)幾口井的Φ508 mm有腐蝕穿孔漏點，漏點區(qū)域大部分集中在飛濺區(qū)和潮差區(qū)的海平面以下。在飛濺區(qū)由于海水飛濺造成的干濕環(huán)境以及陽光照射導(dǎo)致的溫度升高，形成最苛刻腐蝕環(huán)境；在潮差區(qū)受到海水潮汐的作用，套管金屬在海平面處形成宏觀氧濃差電池，發(fā)生氧腐蝕，導(dǎo)致斷裂失效。海水中的氯離子促進了腐蝕的發(fā)生，氯離子進入腐蝕產(chǎn)物膜與基體交界面，破壞腐蝕產(chǎn)

殊四通，發(fā)現(xiàn)7″套管預(yù)留部分一邊磨穿，無法安裝采氣四通。2 井徑檢測和井眼安全措施（1）2017 年12 月22 日0：00 至5：00 對7″套管進行了井徑電測，通過井徑測井解釋，套管內(nèi)徑無異常變化。（2）2017年12月22日5：00至8：00組下7″RTTS可取式封隔器至864.56m，坐封（封隔器位置863.19m）、丟手（丟手位置164.75m）。3 處理方案和安全措施用一根新套管替換原井口磨損套管。具體施工步驟：（1）拆甩井口裝置，把井口井控裝

天，其中二開下完套管、固完井以后的鉆井時間達到250天，該井裸眼完井，完鉆井深8 024 m。該超深復(fù)雜井各開次的開完鉆日期及鉆井周期見表1。該超深復(fù)雜井二開在二疊系發(fā)生井漏、卡鉆，導(dǎo)致鉆具斷裂并掉入井內(nèi)，無法打撈，隨后采取先回填、后側(cè)鉆的方式繼續(xù)鉆進，二開側(cè)鉆深度為4 240 m。根據(jù)鉆井設(shè)計，井眼最大造斜率為4°/30 m。該井三開、四開共出現(xiàn)15次井漏，起下鉆次數(shù)近百次。該超深復(fù)雜井完井期間組下酸壓管柱，分隔器坐封后環(huán)空驗封時發(fā)現(xiàn)無法穩(wěn)壓，2018年

作業(yè)是向井內(nèi)下入套管，并向井眼和套管之間的環(huán)形空間注入水泥的施工作業(yè)，該作業(yè)是鉆完井過程中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)，它包括下套管和注水泥。固井技術(shù)是多學(xué)科的綜合應(yīng)用技術(shù)，具有系統(tǒng)性、一次性和時間短的特點。固井的主要目的是保護和支撐油氣井內(nèi)的套管，封隔油、氣和水等地層。套管在石油工業(yè)中大量使用，套管起到支撐井壁、封固地層和防坍塌的作用，套管在使用過程中通常承受較大的內(nèi)壓或者外壓，還需承受高溫及嚴(yán)酷的腐蝕介質(zhì)作用。固井質(zhì)量差會使套管外壁所受到的載荷顯著增加，導(dǎo)致

49)0 引 言套管在石油工業(yè)中大量使用，套管起到支撐井壁、封固地層和防坍塌的作用，套管在使用過程中通常要承受幾十甚至上百兆帕的內(nèi)壓或者外壓，還要承受高溫及嚴(yán)酷的腐蝕介質(zhì)作用。套管在固井過程中發(fā)生失效事故會導(dǎo)致側(cè)鉆，或該井報廢。2013年1月24日，HA13-12井在固井過程中發(fā)生套管失效事故，導(dǎo)致該井側(cè)鉆，造成了巨大的經(jīng)濟損失。為了確定該井套管失效原因，對HA13-12井的現(xiàn)場井況因素、井下套管狀態(tài)和套管服役情況等進行了全面調(diào)查研究，并綜合分析了套管斷裂

阻大、鉆柱作用在套管上的側(cè)向力大等原因，套管磨損現(xiàn)象十分嚴(yán)重[1]。而大斜度井、水平井等存在彎曲井眼段，不同磨損程度對套管抗擠強度產(chǎn)生的影響不同。為此，本文采用有限方法，分析不同磨損程度對彎曲套管和直套管抗擠強度產(chǎn)生的影響，并總結(jié)規(guī)律，以求為套管設(shè)計及現(xiàn)場應(yīng)用提供一定參考。1 磨損后套管三維有限元模型建立1.1 幾何模型在大斜度井中，單根鉆桿的重量集中在鉆柱接頭處。由于井斜的原因，鉆柱緊貼到套管內(nèi)壁一側(cè)，鉆柱接頭在套管壁面產(chǎn)生一個側(cè)向接觸力FN，使得套管發(fā)

程中，造斜井段的套管會受到井眼對套管的彎曲載荷作用，導(dǎo)致套管抗擠強度受到影響。國內(nèi)外學(xué)者對彎曲套管抗擠強度研究主要集中在曲率方面[1-3]，而在套管橢圓度方面研究較少。套管抗擠強度計算普遍采用API BUL 5C3—2008標(biāo)準(zhǔn)[4-6]，但該公式存在一些明顯的不足，也就是沒有考慮彎矩、軸向載荷及套管橢圓度的影響。因此，在考慮側(cè)鉆井造斜段套管受到彎曲、軸向載荷等共同作用的條件下，建立了側(cè)鉆井造斜段套管的力學(xué)模型，并結(jié)合ANSYS有限元模擬，研究套管強度隨彎

目前工區(qū)內(nèi)常用的套管懸掛器為“W”型和“WE”型兩種類型，氣井采用心軸式套管懸掛器，大部分井在二開中完作業(yè)時要使用套管懸掛器對套管進行坐掛。套管坐掛就是將套管懸掛器安裝在套管頭內(nèi)，通過鍥型件夾持套管或螺紋連接套管并懸掛套管柱，其密封機構(gòu)與套管副密封、法蘭墊環(huán)組成一個密封的環(huán)形空間，后期通過井口裝置上的試壓孔來檢測套管懸掛器密封、套管副密封以及法蘭墊環(huán)的密封性能，保障井口裝置安全使用[1]。套管坐掛如果不成功，套管懸掛器就不能發(fā)揮正常的密封作用，直接影響后期

，頁巖氣井多采用套管完井，井口采用標(biāo)準(zhǔn)套管頭，以保證井筒完整性。芯軸式套管頭將絲扣式懸掛器連接到套管柱上，下放管柱，將懸掛器坐入套管頭內(nèi)，利用套管懸重激發(fā)密封件， 實現(xiàn)懸掛套管和密封套管頭的雙重作用[3]。 但在現(xiàn)場應(yīng)用過程中，由于現(xiàn)場施工人員操作不當(dāng)及套管頭內(nèi)懸掛器本身不具備限制旋轉(zhuǎn)的功能，造成完井候凝后卸聯(lián)頂節(jié)時，井內(nèi)套管倒扣倒開的情況，影響了井筒完整性，給后期施工帶來安全隱患和經(jīng)濟損失。1 YSH1 井卸聯(lián)頂節(jié)過程井內(nèi)套管倒扣卸開YSH1 井是一口頁

中完作業(yè)中下技術(shù)套管遇阻現(xiàn)象較為突出，導(dǎo)致套管下入不能順利到位，給水平段施工及后期生產(chǎn)埋下隱患。水平井斜井段套管柱在自身重力和井眼彎曲作用下產(chǎn)生變形，套管與井壁的接觸面積增加，套管與井壁之間滑動摩阻增大。當(dāng)摩阻達到一定程度，出現(xiàn)遇阻現(xiàn)象后，若強行下入，入井套管可能會發(fā)生變形，甚至造成失穩(wěn)[1]。為解決斜井段套管下入過程中遇卡遇阻的問題，保證下套管順利到位，開展套管與井眼相容性分析十分必要。1 套管下入難點分析套管下入時存在的難點主要有4點：(1) 斜井段下

營257000）套管打通道工藝技術(shù)研究與應(yīng)用張軍*（勝利油田魯勝石油開發(fā)有限責(zé)任公司，山東東營257000）通過對目前油田套損井和每年套損井增加數(shù)量的統(tǒng)計，分析了套損井治理的重要性，對比幾種套管治理方式的成本、存在問題，確定套管打通道治理套損井的可行性，對套管打通道相關(guān)的技術(shù)參數(shù)、操作要求和注意事項進行了詳細(xì)的說明，并對套管打通道的前景進行了預(yù)測。修井作業(yè)；套管；套磨銑；保護1　概述隨著油田的開發(fā)，油、水井的套管長期受地層壓力的擠壓，同時，套管還受地層水、

K1210井井口套管磨損的處理及經(jīng)驗教訓(xùn)李東輝*，南玉民（西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，新疆輪臺841600）隨著塔河油田開發(fā)的加快，鉆井深度和周期隨之增加，特別是下完技術(shù)套管至全井完鉆的施工周期往往比其他井段用的時間要長，因此保護好技術(shù)套管，或者說防止技術(shù)套管磨損在塔河油田是一項重要工作。從塔河油田TK1210井井口套管偏磨的處理過程入手，分析了整個處理過程中遇到的問題，重點研究處理方案的確定和預(yù)防套管磨損的措施。套管磨損；塔河油田；TK1210井

油田標(biāo)準(zhǔn)層套損的套管優(yōu)選艾 池， 胡超洋， 崔月明(東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶 163318)大慶油田部分區(qū)域集中出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)層套管剪切損壞，雖已采用標(biāo)準(zhǔn)層不固井工藝延緩套管損壞，但除此之外，套管壁厚、鋼級等參數(shù)對標(biāo)準(zhǔn)層套管剪切損壞的臨界條件也有影響。為此，考慮套管和地層彈塑性力學(xué)特征，針對標(biāo)準(zhǔn)層不固井的工程條件，應(yīng)用考慮大變形后應(yīng)力平衡狀態(tài)的拉格朗日格式有限元方程，提出了地層整體移動剪切套管過程的三維有限元計算方法?？紤]套管變形和套管斷裂的2種失效

以，對于水平井的套管強度也增加了一定的難度，對管柱的設(shè)計也有了更高的要求[1]。當(dāng)前，我國很多油田套管破壞的層度相當(dāng)?shù)膰?yán)重，給我國經(jīng)濟效益帶來了巨大的影響和損失。所以，在套管設(shè)計上要著重考慮，從而避免在套管下入后，套管遭到損壞，導(dǎo)致經(jīng)濟效益下降。水平井的井眼越復(fù)雜，油氣井的管套的負(fù)載量也將隨著變得復(fù)雜，套管在水平井的下入問題，是水平井固井的一大難題。套管在下入井眼傾斜路段之后，就會緊挨著井筒下面的井壁，在套管進入水平段之后，就會平躺在下井壁上，這樣不僅減少

息的入地工程。下套管作業(yè)作為鉆井工程中一項常規(guī)作業(yè)，是指把大直徑管子（套管）按照設(shè)計下放到裸眼井的預(yù)定深度的作業(yè)。套管是指從地表下入已鉆井眼作襯壁的管子，根據(jù)下入階段和深度不同依次分為導(dǎo)向套管、表層套管、技術(shù)套管、生產(chǎn)套管/油層套管和射孔段等，如圖1所示。圖1 套管柱結(jié)構(gòu)示意圖在石油鉆井的施工過程中，下套管是防止孔壁坍塌和沖洗液漏失等孔內(nèi)事故的可靠而有效的措施。其中，技術(shù)套管分隔油氣水層示意圖見圖2。圖2 技術(shù)套管分隔油氣水層示意圖1 常用下套管方法作為大

張建兵 崔志強套管膨脹后擠毀強度的有限元分析西安石油大學(xué) 機械工程學(xué)院 張建兵 崔志強膨脹套管在膨脹芯頭的作用下膨脹，其徑向尺寸以及厚度都會發(fā)生變化，并且膨脹后的殘余應(yīng)力以及制造缺陷在膨脹后的加劇都會對膨脹后套管的擠毀強度產(chǎn)生影響。本文，筆者以L–80套管和P–110套管為例，對這兩種套管在不同的膨脹率條件下，徑向尺寸以及厚度的變化對套管擠毀強度的影響進行有限元分析，以探求膨脹率與套管擠毀強度的關(guān)系。一、模型建立根據(jù)套管的結(jié)構(gòu)形式及工作狀況，在不影響問題