油井套管损坏和套管选材与设计对策研究

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1、油井套管损坏和套管选材与设计对策研究　　摘要：本文通过一些套管失效的典型案例，并根据套管使用和设计因素的研究，提出了套管选材与设计中应注意的一些问题，以便为防止套管早期失效事故提供参考。关键词：油井；套管损坏；套管选材；设计Abstract:Thisarticlethroughsometypicalcasesofcasingfailure,andisaccordingtotheresearchofcasinganddesignfactors,andputsforwardsomeproblemsneedingattentionintheselectiona

2、nddesignofcasing,thecasingsoastopreventearlyfailureofreference.Keywords:oilwell;casingdamage;casingmaterial;design中图分类号：TM216+.57目前，在油气田开发生产中，套管损坏问题越来越严重。大量的数据表明，不论在套管钻井、完井及测试的失效事故中，还是在后期生产开发的套管破坏中，套管本身的质量和操作性能都是很重要的影响因素，甚至是主要的原因。本文通过一些套管失效的典型案例，并根据套管使用和设计因素的研究，提出了套管选材与设计中应注意的一些问

3、题，以便为防止套管早期失效事故提供参考。一、套管失效事故的案例及主要成因1、套管破裂或断裂案例1：新疆石油管理局曾发生9-5/8”P110钢级套管失效事故。32841钻井队的568井下145根套管井内有响声，下146根遇阻，拔出时井下落鱼39.49米。28井，下178根套管时，接箍距转盘40cm，井内有响声，套管被卡。风20井，下第145根套管时井下套管突然断裂，落井套管两根，引鞋一只，共19.22米。分析结论认为，实际使用的套管钢级与设计不符，设计为P110，而井下使用的为J55。造成套管破裂或断裂的原因主要为母材的原始缺陷如裂纹、折叠等，其次为大钳损

4、伤和套管焊接缺陷。为防止此类失效事故，必须加强套管出厂前的探伤检验，并防止套管的机械损伤，杜绝套管焊接作业。2、套管滑脱及粘扣套管滑脱事故主要是API圆螺纹接头，失效的原因有螺纹公差不合格、下方套管速度过快而撞击井口、以及螺纹发生粘扣等，这些因素降低了接头的连接强度。关于API圆螺纹接头套管的滑脱问题，在早年开展的“圆螺纹套管滑脱原因及影响因素的研究”科研项目中证实，螺纹公差是很重要的影响因素[1]。建议在套管柱拉伸载荷较高时选用API偏梯形螺纹接头或特殊螺纹接头。7目前，套管在油田使用中常遇到的问题是粘扣，粘扣可以诱发套管的滑脱失效，也可以造成套管柱的

5、泄漏失效。在ISO/TC67/SC5中，明确的定义了螺纹的粘扣，即粘扣是接触金属表面的一种冷焊，这种冷焊在进一步滑动/旋转过程中发生撕裂。在APISPEC5B中，要求油管接头应经过4次上、卸扣不发生粘扣而损伤螺纹。在APIRP5C5中，要求套管接头能经过3次上、卸扣而不发生粘扣，油管接头能经过10次上、卸扣不发生粘扣。螺纹公差的匹配可以减少粘扣现象的发生。合理选择镀层的类型及厚度可改善螺纹的粘扣性能。规范现场作业也可避免螺纹粘扣。3、套管磨损案例2：塔里木阳霞1井因244.5mmSM110TT套管多处严重磨损，在试油中用清水替换管内泥浆而造成套管挤毁，最

6、后该井报废损失近亿元人民币。分析结论认为，套管挤毁的原因是在钻进中，由钻柱接头与套管摩擦磨损降低了壁厚所致。7套管磨损对完井以及后期的采油工程的危害严重，应进行套管的磨损预测和防磨减摩技术研究。套管的磨损是不可避免的，要以防为主。除降低狗腿度或全角变化率、改善泥浆性能、添加多功能固体润滑剂采用改进型钻杆保护器（橡胶护箍）和特殊钻柱接头等外，在钻杆接头上敷焊耐磨减摩金属硬化带，是防止钻杆接头热裂和和减少套管磨损的有效而简易的措施之一。清水和泥浆介质条件对合金耐磨减摩性能的影响很大[2]。在选择钻杆接头金属硬化带时，必须清楚合金性能参数如磨损率、磨损系数以及

7、摩擦系数数据的试验或测定条件。根据耐磨减摩合金的特点和合金化原理分析，可开发出新型耐磨减摩合金系列成分，适用于不同的工矿条件。二、套管选材与设计考虑为防止套管在钻井和完井中的早期失效，并延长套管在采油气作业中的寿命，从套管材料和螺纹接头本身来说，在选材和设计中还应注意以下问题：1、密封性考虑在一定的压力下，随着时间的增长，油、套管柱的密封可靠性逐渐下降。因此，要保证油套管柱的整体密封可靠性，每一个附件螺纹接头及井口装置也必须具有很高的密封性，并进行密封性验证试验。一般来讲，对于气密封极限压力，API8RLTC圆螺纹接头为30Mpa，APIBTC偏梯形螺纹

8、接头为20Mpa，特殊螺纹接头为60-120Mpa（具体根据接头的类型与规格钢级