套管损坏机理及预防措施研究
油水井套管损坏的原因及预防措施
ｄ ｉ Ｏ３ ６ ／ｉ ｎ１０ — ８ ６２ １ ．． ６ ｏ： ． ９ｊｓ ． ６ ６ ９ ． １２ ４ ｌ ９ ．ｓ ０ ０ ０ ．
１ 套损井 的分布特征
（ ）时 间分 布 特征 。从发 现 时 间上 可 以看 出 ， １ 套 损井 大部 分 集 中在 ２ ０ ～２０ 年 ，套 损 井 的 工 ０ ４ ０８ 作寿命 各不 相 同 ，早期 完井 的套损 井 寿命长 ，而后 期完 井 的套损 井 寿命 短 。 １９ ～２ ０ 年共 钻井 ３ ６ ９９ ０９ ０
一
区块 的 Ｎ — ３ ２ 、Ｎ — ３ ２ 和新 Ｎ — ３ ２ ２ ６— 下 ２６— 上 ２ ６ — 下
花 土沟 油 田 目前 分 ７ 套层 系 开发 ，受 注水 井 网 井 均 在 ４０ｍ处 套 管 错 断 ，通 过 测 井 曲线 对 比发 １ 的限制 ，采 用 一 套 注 水 系统 ，井 口注 水 压 力 高 达 现 ，三 口井 的错 断点均 位 于同一砂 泥岩 层界 面 ，分 １ ～１ ａ ６ ８ ＭＰ 。因该 油 田岩性 剖面 为砂 泥岩互 层 ，储 析认为 是邻井 Ｎ — ３ １ ２ ６— 在该 套砂岩 层段 射孔 高压 注
岩吸水膨 胀 和蠕变 是花 土沟 油 田套 管损 坏 的主要原
因之一 。
２ ２ 局 部岩 层滑移 。
花土 沟油 田断层 多 ，地层倾 角 大 ，岩性 为砂 泥
岩互 层 ，层 内非均质 性强 ，夹层 多 为成岩性 差 的泥
岩或砂泥岩 ，岩层在原始地应力的作用下保持稳定ｎ 。
油 田在高 压注水 开发 过程 中 ，注入水 通过空 隙或 裂
口 ，已发 现 套 损 井 ７ ５口 （ 中采 油 井 套 损 ２ 其 ４口 ，
套管损坏讲座
甚至同一根套管不同成分
电解质：高矿化度水
电化学腐蚀主要因素
• 主要是溶解氧、CO2、H2S • 溶解氧：是最突出的套管腐蚀因素，
Fe的腐蚀大部分是由氧和水共同作 用的结果。Fe的腐蚀速度随溶解氧 含量的上升而成直线上升，而且对 铁细菌、 CO2和其它腐蚀因素的腐 蚀有加速作用。
电化学腐蚀造成套管损坏
密封挂片水中的细菌腐蚀分析结果
序号 1 2 3 4 5 6 7
试验天数 0 7 15 21 29 36 42
铁细菌(个/ml) 8.3×10 1.81×04 9.2×105 9.5×106 4.4×106 1.8×107 8.4×106
硫酸还原菌(个/ml) 1.2 5.8 7.5 3.3 2.3 2.4 7.0
890
888
1961 年
1
东北翼
1961 年
849～ 858
841
－
1963 年
2
2793
顶部
1964 年
1160～ 1177
1110
1112
1965 年
1
2042
近顶部
1956 年
930～ 935
1000
1050
1959 年
3
2816
西南翼
1961 年
1154～ 1178
1102
1103
1963 年
• 断层复活原因：地层升降、地震、高
压注水
高压注水：一方面使地层孔隙压力提 高，改变了原始地应力场，引起地应力 不平衡；另一方面注入水进入断层接触 面，造成接触面泥化，致使层面胶结力 和内摩擦力趋于零，大大降低抗剪切力， 在上下盘压差或重力作用下，断层滑动， 剪挤套管。
油田套损井机理分析与预防措施研究
油田套损井机理分析与预防措施研究随着油井使用时间的变长，套损问题对油田产能的影响变得更为突出。
本文对套管损坏机理進行深入的分析，并提出了相应的预防措施。
标签：套管损坏机理;预防措施;工艺技术某油田区块油井套管损坏问题比较严重，直接影响到正常的原油开采，很多油井由于套管损坏而被迫停井，油井和集输管线的维护工作量变多。
特别是储量大、开采效率高的区块出现套管损坏，会给油田企业稳产带来不利影响，需要对套管损坏的机理进行分析，并采取有效预防措施。
1套管损坏机理分析1.1套管材料和固井质量如果套管加工制造过程中存在微缝或者螺纹不符等质量问题，就会使套管的抗剪和抗拉强度变弱，采用该套管的油井经过长时间的原油生产之后，会逐渐出现套管损坏问题。
固井作业过程中没有进行有效的质量控制，导致井眼不规则或井斜问题，采取的水泥浆达不到设计标准，水泥和井壁间没有产生很好地胶结，注水泥之后套管拉伸负载不合理等，都会对套管使用寿命产生影响。
1.2射孔对套管造成的损伤射孔作业引起套管损坏的原因主要有：1）使套管外的水泥环产生破裂，严重情况下使套管产生破裂，尤其是采用无枪身射孔会对套管产生很大的损伤。
2）射孔作业过程中存在着较大的深度误差，特别对加密油井中的薄互层进行射孔时错把隔层泥央、页岩射穿，使得泥页岩受到注水增产措施的影响，使地层应力产生改变而使套管损坏。
3）没有选取合理的射孔密度，会对套管强度产生影响。
1.3出砂对套管产生的损伤在地下储层形成大量的出砂，上部岩层会由于失去支撑而形成垂直方面的变形，如果上部地层压力大于油气储层孔隙压力和结构应力，会把部分地层应力传递到套管，超过套管具备的极限强度时会出现变形和错断问题。
1.4地质因素对套管产生的损伤随着国内很多油田都进入到开采中后期，出现套损的油井数量会不断变多，由于地层水及注入水流通速度的提升，使得地层胶结物质产生水化，使得断层及破碎带变得更为活跃，如果地下储层地质情况不稳定，会使套管受损产生破坏。
稠油井套管损坏机理及防护措施
成 修复 困难 。
１ 套 管 损 坏 主 要 位 置 ． ２
九 四区套 损 井进 行 了初 步统 计 ：有 １ ９口井 的套 管 损 坏 位置 集 中在距 井 口 ２ ６ ｍ 的范 围 内 ， 占套 管 ～０ 漏 失 总井 数 的 ７ ３％，套管 缩径 变形 和套 管 错 断 的井 主要 分布 于断 层发 育 区域 。 套管 损 坏方式 以套管 外漏 为 主 要原 因 ， 油井 套 管腐 蚀 因素 又是 造 成套 管外 漏 而 的 主要 因素 ， 统 计 。 管 上 部 接 近 地表 位 置处 的套 经 套 管 是腐 蚀穿 孔 的重 要部 位 。
要 类 型 。 失 即 由于腐 蚀 等 原 因 ， 管 内破 裂 形 成 各 漏 套
种形 式 的裂 纹 ． 时穿 孔 破漏 ． 重 时 大井 段破 漏 ． 有 严 增 加 修 复难 度 。变 形 主要 是缩 径 变形 ； 位 即 由于套 管 错
受 力不 均 发生 断 裂地 层 移动 形成 错 开 或断 脱 ． 同样 造
主题 词 套 管 损坏 稠 油 井 修 井液 腐 蚀 预 防
１ 套 管 损 坏 的类 型
１１ 套 管 损 坏 形 态 ．
从 九 四 区稠油 井 套管 损 坏可 归 纳 为 ３类 ：漏 失 、 变 形 和错位 ． 中 以漏 失 造 成管 外 窜为 套管 损 坏 的主 其
地应力与套管损害机理
地应力与套管损害机理1. 引言套管是油气井中的重要组成部分，起到固定井底和井壁、传递地应力、防止井筒塌陷、隔离地层等作用。
然而，在钻井和完井过程中，套管可能会受到各种力学和地质因素的影响，导致套管的损害和失效。
本文将深入探讨地应力与套管损害的机理。
2. 地应力的来源地应力是地球内部的应力状态，是由地球体积收缩、岩石变形、板块运动等因素引起的。
地应力可以分为水平应力（SH），垂向应力（SV）和径向应力。
水平应力主要是指垂直于井壁的应力，而垂向应力则是指井筒轴向的应力。
地应力的大小和方向对套管的稳定性和损害机理有着重要影响。
3. 套管受力与损害机理套管在钻井和完井过程中受到多种力学和地质因素的作用，如地应力、井液压力、井温变化等。
这些力学和地质因素可能导致以下几种套管的损害机理：3.1 套管破裂当地应力和井液压力超过套管的承载能力时，套管可能发生破裂。
破裂可能导致井内外介质的交流，增加地层压力，甚至引起井喷事故。
3.2 套管疲劳地应力的周期性变化以及井液的冲刷作用都会导致套管的疲劳损伤。
套管中的应力会随着时间逐渐积累，当应力达到一定程度时，套管可能发生疲劳断裂。
3.3 套管腐蚀井液中的化学物质和地层流体中的溶解物质都可能对套管产生腐蚀作用。
腐蚀会降低套管的强度和耐久性，增加套管失效的风险。
3.4 套管压缩和塑性变形地应力的作用下，套管可能会产生压缩和塑性变形。
这种变形可能导致套管的内外径变化，使得套管无法保持正常的运行状态。
3.5 套管温度变化带来的应力井温的变化会导致套管发生热膨胀和热应力，从而影响套管的完整性和稳定性。
4. 套管损害预防措施为了减少套管的损害，有以下几种预防措施：4.1 合理选择套管材料和规格根据地应力和井况条件，合理选择套管的材料和规格，确保套管的强度和耐久性足够满足井内外的力学和地质要求。
4.2 优化井筒设计和完井工艺在井筒设计和完井工艺中考虑地应力和井液压力对套管的影响，通过合理布置钢管支撑和井壁加固等方式，增加套管的抗压能力和稳定性。
套管防治技术讲座
6 、研究了采油作业的钻杆接头与套管内壁之间的接触压力对 套管磨损速度的影响，通过试验研究发现，磨损速度与接触压 力之间呈抛物线关系。指出，在钻杆接头上加焊碳化钨钢质保 护箍，可以减轻钻杆接头对套管内壁的磨损速度。另外的途径 就是避免在钻井过程中产生“狗腿”，以避免以后工具通过时 与套管内壁的接触压力。
目前所发现的套损井 的平均正常生产年限为11 年。
¤À Ê û Ó Í Ì ï Ì ×Ë ð ¾ ® Ì ×¹ Ü Ê ¹ Ó Ã Ä ê Ï Þ ± ý × ´ Í ¼
1% 3% 7% 11% 23% Ð Ó ¡ Ú µ È Ó Ú 5Ä ê 6-10Ä ê 11-15Ä ê 16-20Ä ê 21-25Ä ê 26-30Ä ê 31-35Ä ê
方法
常规方法：
•铅模打印
新的方法：
•超声波彩色井壁成像
•封隔器验串
•薄皮管验弯
• “鹰眼” 摄像
•多臂井径测量
•井温找漏
•速率陀螺测量
•磁法—测壁厚
……
套管破裂 错断的铅模照片
测井车
地面仪器
井下 仪器
套管射孔情况
套管破漏情况
三、套管损坏的原因分析及对策
综合原因:
•大部分井“老龄” •地层理化性能发生变化 •套管周边环境日趋恶劣 •增产作业更加频繁
吉林油田针对本油田套管损坏的实际情况进行了调查 分析工作，认为注水开发后引起的地应力在井眼周围集中 和两种岩层间的胶结被削弱后上下岩层间的相对滑动剪切 是他们油田套管损坏的主要原因。长庆油田套管腐蚀严重， 在调查后认为，其主要原因是某段地层露头与洛河相接， 而洛河水被酸污染严重，造成了井下套管的电化学腐蚀。 中原油田钻井研究所就其套管损坏井进行了抽样调查分析， 认为盐膏层的蠕变是中原油田套管损坏的主要原因。
临盘油区套管损坏机理研究及防治措施应用
面滑动， 对相应部位的套管产生横 向剪切作用 ， 同时
伴随着套管局部挤压与轻微 的扭转变形 ， 最大变形 位于滑移面附近 。
当注入水进入泥岩段 ， 会激发泥岩内部结构离
解产生 巨大 内力 ， 并沿软弱界面塑性剪切滑移 ， 对套
经常不断地作业产生压力变化和在井眼不规则处的
位以及固井质量差 的井段就很容易产生破损。商河 油田的商三区 １ １ ５１套损井 中有 ６１井在固井 质量 ２ １ ２
套管穿孔也可防止注入水在返高以上窜流造成的泥
岩吸水及腐蚀的扩散 ， 减少挤灰堵 的难度。
对易 出砂井在后期防砂 时 ， 无论化学防砂还是
田树全 刘 伟 唐 庚２赵迎军 陈明 宗２ ， ， ， ，
（ 中石化胜利油田有限公司临盘采油厂 ２中国石油西南油气田分公 司采气工程研究院） １
田树全等． 盘油区套管损坏机理研究及防治措施应用． １ 临 钻采工艺， Ｏ ， （）７ — ８ ２ ６２ ２ ： ７ Ｏ ９ ７
摘 要 ：临盘油 区内的临盘 、 商河油 田已有近 ３ 年 的开发 历史 ， Ｏ 临南油 田虽 只有 １ 年 的开发历 史 ， 由于油 Ｏ 但
卜 主要集中在断层两侧 、 构造的高点及翼部地层倾
角较大 的部位； 向上则集 中在层 间交界处 、 纵 泥岩段
及出砂层部位。引起套管损坏是多种因素综合作用 的结果， 这些 因素可分为地质 、 工程两大类 。
１ 地质 因素 分析 ．
地质因素造成套损 主要集中在断层两侧 、 构造
高点及翼部地层倾 角较大部位 的油水井 ， 在地质及
套管及套管接箍处磨损导致套管渗漏破裂。
管形成外部载荷 。当油层 出砂形成空洞后 ， 为套管
套管损坏形态分析及预防措施
收稿日期:2007201204基金项目:国家863计划“膨胀管钻井技术”资助项目(2006AA06A105)作者简介:唐 明(19692),四川营山人,男,高级工程师,博士研究生,2000年硕士毕业于中国石油大学,现从事石油完井工程技术及管理工作。
文章编号:100123482(2007)0920007204套管损坏形态分析及预防措施唐 明1,2,金有海1,刘 猛3(1.中国石油大学(华东)机电工程学院,山东东营257061;2.胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营257017;3.中油国际海外研究中心,北京100083)摘要:套管损坏的主要类型可归纳为变形、破裂和密封性破坏3类。
分析了射孔对套管损坏的影响,提出了合理选择射孔弹及射孔枪、改进套管柱设计方法、对下井套管要进行严格质量检验、提高套管抗挤强度等具体措施来减少套管的损坏。
关键词:套管;损坏;形态分析;预防措施中图分类号:TE931.202 文献标识码:AConf iguration Analysis of C asing Damage and Preventive MeasureTAN G Ming 1,2,J IN Y o u 2hai 1,L IU Meng 3(1.College of Mechanical and Elect ronic Engineering ,China Universit y of Pet roleum ,Dong ying 257061,China;2.Drilling Engineering T echnology Research Institute ,S hengli Petroleum A dministration ,Dongying 257017,China; PC I nternational Research Center ,B ei j ing 100083,China )Abstract :Configuration of casing damage can be in t hree categories :deformation ,break and seal damage.This paper analyzed t he effect of perforation on casing ,p roposed several measures which can be used to decrease casing damage ,such as selecting reasonably perforation gun and bullet s ,imp roving casing p rogram ,inspecting rigorously casing quality ,raising casing st rengt h ,and so on.K ey w ords :casing ;damage ;morp hological analysis ;p reventive measure 国内外已开发油田的资料表明,从建井开始到生产中后期均有不同程度套管损坏现象。
油田套管损坏原因及防治措施研究
油田套管损坏原因及防治措施研究【摘要】随着我国工业化进程的不断加快，对于能源的需求量也逐年增加，而作为我国经济战略的重要一环，石油开采也已步入了成熟稳定的阶段。
随着油田勘探开发的进一步深入，地质层物理性质发生了一系列的变化，以及一些工程因素的影响，造成了大量的油田套井损坏，严重影响了油田的开采进程。
本文概述了目前国内油田套井损坏的主要原因，并就这些原因提出了相应的预防措施和治理办法，对套管的治理工作具有一定的指导意义。
【关键词】套管损坏油田防治措施随着改革开放的不断深入成熟，我国在经济、政治、文化、科技方面均取得了显著的成绩。
改革开放初期，国家提出“依靠科技进步，加快油田发展”的号召。
通过引进国外的先进技术，并依靠我们自身的不断创新，科技运用已经被广泛的应用于石油行业的各个环节，成绩逐年上升，取得了显著的成果。
但近年来，随着油田生产进入中后期，由于长时间的注水、注气开发，频繁的井下作业施工以及套管材质与腐蚀、地质储油层的不断变化等等诸多因素，使得各油田中套管损坏十分严重。
据资料统计，目前我国陆上各油田套管损坏数量在一万二千口以上。
油田套管的好坏直接关系着油田能否正常开采运营，是影响油田采出率的重要因素，其直接与国家的经济利益挂钩，是油田开采中需要重点维护的对象。
因此，新环境下，如何有效解决油田套管的损坏问题已成为当今油田开采的一大重点科研难题。
1 油田套管损坏的原因分析油田套管损坏形式可分为：套管弯曲、套管缩径、套管破裂与错断、套管穿孔、套管渗漏等。
其中，套管弯曲指在套管的某一段发生弯曲变形，使整条套管不成一条直线。
通常情况下，这主要是由于油田高压注水和地层应力造成的；套管缩径主要指套管中的某一横截面内径缩小，其主要原因是油田所注入的水进入到了泥岩层，地层应力发生变化，高压力挤压致使套管内径缩小；套管破裂和错断，其主要原因是地层高压力、综合高压力作用于套管所致；套管穿孔通常是由于周围土壤环境对套管的腐蚀作用造成的；套管渗漏通常是由于套管管材自身材质问题所持造成。
江汉油田油井套管损坏分析及预防对策
江汉油田油井套管损坏分析及预防对策江汉油田开发中、后期，受套管工作年限、含水上升、高矿化度及地层出砂影响，套管损坏已经成为影响油田持续稳定开采的一大难题。
本文通过对大量套管损坏数据统计分析，确定造成江汉油田套管损坏的主要原因，为套管损坏预防提供对策。
标签：江汉油田;套管;损坏原因;预防对策1 概况潜江凹陷属典型的内陆断陷盐湖盆地，区内构造发育，地质情况复杂，地层水矿化度极高。
随着油田开发进入中、后期阶段，储层渗透性差、能量下降，油井动液面深，套管变形、腐蚀损坏严重。
通过对江汉油田近年来96口套管损坏井统计发现，损坏量呈逐年增加趋势，套管损坏又引发井筒出砂、水淹、卡管柱等问题，套损井治理非常复杂，平均作业时间超过15天，消耗大量资源，对油田高效开发和降本增效带来巨大挑战。
2.江汉油田油井套管损坏的主要原因一般研究认为，形成套管损坏的因素有地层胶结差、泥岩膨胀、套管强度低、增产措施不当、井液腐蚀、地震、固井质量不合格等。
在对江汉油田套管损坏状况进行统计分析过程中，发现固井质量、套管质量、井液腐蚀是造成该区域套管损坏的主要原因。
2.1 固井质量影响固井质量是造成油井套管损坏的主要原因。
通过对江汉油田套管损坏井固井质量统计情况看（见图1），套管损坏位置发生在固井水泥环以上的占97.9%。
固井质量差主要表现在水泥胶结质量差、水泥环连续性不好，水泥固井质量不良等。
使套管与地层井壁之间没有形成可靠封隔和牢固支撑，套管受到非均匀载荷，局部应力集中变形;或地层流体直接接触套管外壁，腐蚀损坏。
江汉油田生产井固井水泥返高普遍未达到地面，多数仅满足封隔生产层位的基本要求，统计套管损坏井的平均水泥返高在1546米，平均套管损坏深度在898米。
2.2套管质量影响钢级低、管壁薄造成套管损坏的又一主要原因。
通过对江汉油田套管损坏井套管情况统计看，发生损坏的套管中，钢级全部为N80/J55，壁厚7.72mm的套管占94.8%，9.17mm壁厚的套管段很少发生损坏。
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套管损坏机理及预防措施研究
【摘要】套损相关理论研究对油气田开采有重要作用，通过调研
国内外相关文献，总结出了套损的机理，并在套损成因的基础上提
出了多种预防措施，指明了套损井研究的不足与今后发展方向。
【关键词】套管损坏 预防措施 发展方向
多年来国内外很多学者都开展了套管损坏的机理研究，而国内外
油田开发实践表明，套损现象非常普遍。由于油藏自身地质情况不
同，不同井的钻井情况及后期开采工艺不同，导致套管损坏的形式
及机理具有复杂性和多样性。国内外套管损坏严重，如美国贝尔利
吉油田1000多口套损井，大庆油田累计发现万余口套损井，套管
损坏带来巨大经济损失，影响油气开发后续工程，套损问题已成为
国内外油田开采过程中急需解决的问题。
1 套管损坏的原因
导致套损现象有多方面的原因，比如岩石自身的化学、物理变化，
层间滑动或沿结合面滑动，套管材料或套管固井质量，施工质量以
及开发管理的规范与否等。主要包地质因素、工程因素、腐蚀因素
等。
（1）泥页岩中浸水区域：若当注水压力较高时，注入水一方面
从泥岩或者页岩的裂缝（原生和次生）浸入，另一方面从砂泥岩交
界面浸入。如果泥页岩浸水，抗剪强度、摩擦系数都会大幅度降低，
并且泥页岩本身富含吸水矿物如蒙脱石等，这样会导致岩体体积发
生膨胀，泥岩处于塑性变形状态，若此时具备一定倾角，岩体会发
生蠕动或者塑性流动，最终挤压套管，导致套损现象发生。
（2）流固-耦合作用：指渗透性岩石中自身的流体和岩石本身骨
架之间发生的相互作用。岩石中孔隙压力和流体的改变会引起储层
所处应力场的改变，进一步使流场特征发生变化。若流体在岩体流
动，岩石骨架应力变化会随着孔隙压力的变化而变化，从而引起地
层的变化（压实或膨胀），此时储层的物性（孔隙性和渗透性）将
发生变化。套损现象的发生是岩石中流体，地应力以及岩石特性相
互作用导致的。
（3）不同区块间孔隙压差：造成区块间孔隙压差的原因主要包
括平面上的不均衡注水和钻井的调整。处于高孔隙压力的区域有效
应力减小，反之增大，从而产生差异应力场。若应力差异是水平的，
泥页岩就会发生较大规模的滑动，从而引发套管损坏。
（4）高压注水时砂岩的垂向变形：通过分析计算在高压注水的
条件下，砂岩垂向变形特征以及在拉应力作用下套管性能变化，分
析表明：砂岩层段，高压注水时使砂岩出现垂向膨胀，套管承受更
多附加拉应力，附加应力增加必然导致套管自身抗压强度的降低，
平面上差异应力使得套管损坏。
（5）注水条件下有效地应力的减少：研究表明只要岩石中有连
通的孔隙系统，岩石中也适用太沙基有效应力定律。岩石孔隙中的
流体降低了岩石抗剪强度。若为砂岩油气层，注水导致孔隙压力增
加，流体所产生的孔隙压力越大，岩石骨架所处的有效应力变小，
从而降低岩石的抗剪切强度，油气层更易产生局部滑动，套损的几
率越大。若注水沿裂缝浸入至泥岩，或泥岩吸水产生憋压，这样一
方面导致泥岩骨架的有效应力减少，另一方面会导致泥岩的内摩擦
系数以及内聚力迅速减小，使得泥页岩层的抗剪强度大幅下降，从
而产生剪切滑动。
（6）地应力集中：任一物体内，某点所处三维应力远远大于相
邻点，这种现象就是应力集中。应力集中主要发生在受力物体力学
性质或者形状变化的地方。很显然，套损现象最容易发生在应力集
中区，套管损坏的井实际上就是应力集中点，套损层位也可以认为
是应力集中层位。针对同一油气田开发区块，随着开发后期注水程
度的增大，应力集中现象更加普遍，主要发生在：构造结合点；断
层两端以及尖灭处；断层的转换带；断层的交叉部位；地层较软区
域；岩体尖灭处以及裂缝发育部位等等。若为高压异常层或者憋压
地层，亲水矿物会导致地层岩性强度的变弱，此时围岩封堵产生应
力集中，应力集中达到套管所能承受的临界值就会发生结构性破
坏。一般情况下，注水井处应力集中现象先于采油气井，因此注水
井先发生套损。
研究表明：套管所能承受的应力极限大约为40mpa左右。套损发
生的主要原因是套管外壁的应力集中。我们把地层骨架应力集中称
一次应力集中，而套管周围产生的应力集中称为二次应力集中。二
次应力集中的原因是岩石与套管一级管外水泥环三者之间的力学
性质不同。他是应力不断传导、不断加强，最后作用于套管外壁的
必然结果。二次应力集中强度和岩石剪切模量一级套管剪切模量之
比μ/μ1成正比关系，套管外壁应力集中更大，一般达到地应力的
四倍以上，通过分析我们知道若应力集中达到12mpa，作用在套管
上的应力可能大于48mpa。
（7）孔隙压力差作用：注水井的井底周围的孔隙压力要高于生
产井，从而形成孔隙压力差。如果储层为低渗透储层或者注水井周
孔隙被堵塞，注入水很难渗透到油井，导致注水井井底压力要高于
油井，形成孔隙压力差，作用在岩石骨架上，当孔隙压力与上覆层
压力接近时，这个作用力一旦大于岩石剪切强度时，局部的地层将
在孔隙压力差的推动下从注水井或高压块向着低压块或油井方向
滑动，处于滑动地层中的那部分套管将被推挤损坏。
（8）层间滑动：层间滑动产生的剪切作用导致油水井套管损坏。
剪切滑动引起套管损坏是由成层岩体的自身力学结构所决定的，变
形、破坏往往发生在岩体中强度最薄弱的部位，该部位是软弱力学
结构面发育的地方。
2 套管损坏预防措施
由于套管的损坏对石油行业有很大的影响，所以对于套管的损
坏，对应的预防措施很多，主要有以下几个方面的措施：
钻井过程套管保护技术：
（1）搞好套管柱结构设计，抗拉、抗挤强度设计时注意满足复
杂井段的抗挤强度的需要；应用特殊厚壁套管或双层套管来提高复
杂井段套管的抗挤强度。
（2）提高钻井工程质量，减少井眼狗腿脚和井径扩大率；严格
控制套管上扣的扭矩。
固井过程套管保护技术：选用高强度优质水泥；合理设计注水泥
参数。射孔过程套管保护技术：优化射孔参数，采用双复射孔器。
井下套管检测技术：超声波井下电视仪、磁记忆检测技术。油水井
套管防腐技术：应用杀茵剂和缓蚀剂；采取阴极保护技术。
3 结束语
套损机理主要包括：泥页岩浸水域引发套损；流固-耦合作用引
发套损；区块间孔隙压力差异引发成片套损；高压注水时砂岩垂向
形变导致油层部位套损；注水条件下有效地应力减少导致套损；地
应力集中导致套管损坏；层间滑动导致套管损坏；孔隙压力差作用
导致套管损坏。从钻井、固井、射孔等方面得到了套损的防护措施。