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【摘要】随着油气勘探开发领域的扩大，如何应对复杂地质条件、套管损坏严重、套管柱可靠性难以保证、套管成本居高不下等一系列问题，保证油气资源安全高效地开采，是目前套管柱优化设计面临的重要难题。通过对油田套损井的影响因素的研究，以及套管损坏形态的分析和钻井成本的分析。总结出套管的优化现状，并对套管的发展趋势提出了展望。
【关键词】套管 优化设计 套损
在油田开发生产过程中，套管损坏给油田生产带来了许多不便，导致油田注采井网布局不合理，开发效果变差。近20年的开采，长期高压注水引起断层活动或地层滑动，引起套管载荷变化异常，导致套管变形、错断，造成油、水井报废或停产现象日趋上升，严重影响了生产并增加了成本。有针对性地对套损井进行套管损坏的影响因素的研究，有助于提高套管优化设计的理念，对于油田的稳定开发、经济效益都具有重要的意义。
1 套损现状及原因分析1.1 断层附近的套损井多
统计在断层的套损井46口，套损比例为36.8%。由于地层平面或纵向上产生压力差异时，地层中的应力场会导致局部地区应力集中，引起套管损坏。
1.2 泥岩段套损点多，砂岩段套损点少
统计45口油井，泥岩盖层套损点占总套损点的84.4%。原因是非对称的孔隙压差，造成局部地区应力集中。另外，注入水将使泥岩层摩擦系数和抗剪强度大幅下降，加剧套管损坏。
1.3 疏松砂岩油藏出砂井套损井多
统计61口油井中，其中42口都有出砂。原因是生产层段出砂，将会使上覆岩层支撑力变小，在垂直和水平方向产生较大的位移，使套管受到压缩。
1.4 固井质量差、未封固浅层段容易套损
统计4 2口套损井，未封固井段为28.6%，套损主要为套漏。原因是固井施工顶替效果不好，水泥未充满环空，或者第二胶结面胶结不好，形成点载荷或非均匀载荷，使套管发生损坏。
2 套损损坏形态及影响因素
2.1 套管损坏形态
根据调查分析，套管损坏形态可归纳为三大类：变形、破裂和密封性破坏。2.1.1？套管变形类型
椭圆变形形态、弯曲变形形态、单面挤扁形态、缩径变形形态。
2.1.2？套管破裂损坏的类型
套管错断段形态、套管裂开和腐蚀穿孔形态、密封性破坏形态。
2.2 套损的影响因素
2.2.1？地质因素
主要包括构造应力、层间滑动、蠕变、地层塑性流变、注水后引起地应力发生变化和断层活动等。
2.？2.2？注水出砂等因素
油田注水可将可溶性地层溶解为空洞，地层出砂也可以形成空洞，导致上部盖层坍塌。
2.2.3？热力开采因素
注汽热采井在高温下，使套管产生较大热应力，套管周围一旦失去约束，将造成套管变形破坏。
2.2.4？钻井因素
主要包括井眼质量，套管层次与壁厚组合、管材选取和管体质量。2.2.5？操作因素
主要有下套管时损坏套管、作业磨损、重复酸化、高压作业、试油掏空过大和射孔等。
2.2.6？腐蚀因素
主要有高矿化度的地层水、硫酸氢根、硫酸还原菌、硫化氢和电化学等腐蚀。
在上述因素影响下，将产生多种类型套损，如变形、弯曲、破裂、穿孔、错断等。据有关统计资料看，套损以变形为主，占总数的50%。
3 套管优化设计的原则
总的原则：在最经济的条件下使井眼得到可靠的保护。
设计要保证在钻进和整个油井使用期间的安全性。对开发井，可以设计出成本最低的套管柱（以成本优先）；对勘探井，则需按最大估算应力来设计（安全为主）。这个费用大约占总费用25%左右。
3.1 能满足钻井作业、油气层开发和产层改造的需要
钻进：不同压力层的隔离，异常压力段，坍塌地层等；油气层的开发：地层压力随开采的变化，及岩层的蠕变等；产层的改造：注水、注气等导致的压力和温度的变化等等。
3.2 在承受外载时应有一定的储备能力
由于外载的计算复杂、困难，故在设计中必须留有一定的储备能力，如安全系数的选择。（开发井和勘探井就不同）
3.3？？经济性要好？
由于总的原则的限制，故为了节约成本，往往需要考虑不同钢级、不同壁厚套管的组合设计。现场一般多为2～3种钢级，壁厚也宜选用2～3种，不能过多。
3.4 成本分析
套管设计是钻井工程设计的核心，直接成本占钻井总成本的20%以上，同时与周期有关的钻井成本亦即确定。
套管设计不仅关系到安全钻井，而且对钻井效益的提高有着特别重要的意义。
4 结束语
综上所诉，通过对套损机理的分析[4]可以看出，由于套管占钻井成本的成本比例大，套损已经制约了钻井的长期发展。随着时间的推移，钻井的难度在加大，往地层复杂的方向，往极地深海方向延伸。这就对套管的设计方向提出了更高的要求，往高抗毁、高钢级如V50、140、150发展，同时对套管的圆度及壁厚的均匀性也提出了更高的要求。
参考文献
[1] 章振德，何祥.油井套管变形及损坏机理.[M]石油工业出版社，2005，156：158
[2] 王旱祥，等.定向井和水平井套管柱的优化设计》[M].石油机械，2003，18
[3] 杜春常，等.SY/75332-88.套管柱强度设计.标准[M].西南石油学院，1988，4
[4] [美]依考农洛尔蒂著，见张宏逵考译，油藏增产技术》[M].东营石油大学出版社，1991
【关键词】套管 优化设计 套损
在油田开发生产过程中，套管损坏给油田生产带来了许多不便，导致油田注采井网布局不合理，开发效果变差。近20年的开采，长期高压注水引起断层活动或地层滑动，引起套管载荷变化异常，导致套管变形、错断，造成油、水井报废或停产现象日趋上升，严重影响了生产并增加了成本。有针对性地对套损井进行套管损坏的影响因素的研究，有助于提高套管优化设计的理念，对于油田的稳定开发、经济效益都具有重要的意义。
1 套损现状及原因分析1.1 断层附近的套损井多
统计在断层的套损井46口，套损比例为36.8%。由于地层平面或纵向上产生压力差异时，地层中的应力场会导致局部地区应力集中，引起套管损坏。
1.2 泥岩段套损点多，砂岩段套损点少
统计45口油井，泥岩盖层套损点占总套损点的84.4%。原因是非对称的孔隙压差，造成局部地区应力集中。另外，注入水将使泥岩层摩擦系数和抗剪强度大幅下降，加剧套管损坏。
1.3 疏松砂岩油藏出砂井套损井多
统计61口油井中，其中42口都有出砂。原因是生产层段出砂，将会使上覆岩层支撑力变小，在垂直和水平方向产生较大的位移，使套管受到压缩。
1.4 固井质量差、未封固浅层段容易套损
统计4 2口套损井，未封固井段为28.6%，套损主要为套漏。原因是固井施工顶替效果不好，水泥未充满环空，或者第二胶结面胶结不好，形成点载荷或非均匀载荷，使套管发生损坏。
2 套损损坏形态及影响因素
2.1 套管损坏形态
根据调查分析，套管损坏形态可归纳为三大类：变形、破裂和密封性破坏。2.1.1？套管变形类型
椭圆变形形态、弯曲变形形态、单面挤扁形态、缩径变形形态。
2.1.2？套管破裂损坏的类型
套管错断段形态、套管裂开和腐蚀穿孔形态、密封性破坏形态。
2.2 套损的影响因素
2.2.1？地质因素
主要包括构造应力、层间滑动、蠕变、地层塑性流变、注水后引起地应力发生变化和断层活动等。
2.？2.2？注水出砂等因素
油田注水可将可溶性地层溶解为空洞，地层出砂也可以形成空洞，导致上部盖层坍塌。
2.2.3？热力开采因素
注汽热采井在高温下，使套管产生较大热应力，套管周围一旦失去约束，将造成套管变形破坏。
2.2.4？钻井因素
主要包括井眼质量，套管层次与壁厚组合、管材选取和管体质量。2.2.5？操作因素
主要有下套管时损坏套管、作业磨损、重复酸化、高压作业、试油掏空过大和射孔等。
2.2.6？腐蚀因素
主要有高矿化度的地层水、硫酸氢根、硫酸还原菌、硫化氢和电化学等腐蚀。
在上述因素影响下，将产生多种类型套损，如变形、弯曲、破裂、穿孔、错断等。据有关统计资料看，套损以变形为主，占总数的50%。
3 套管优化设计的原则
总的原则：在最经济的条件下使井眼得到可靠的保护。
设计要保证在钻进和整个油井使用期间的安全性。对开发井，可以设计出成本最低的套管柱（以成本优先）；对勘探井，则需按最大估算应力来设计（安全为主）。这个费用大约占总费用25%左右。
3.1 能满足钻井作业、油气层开发和产层改造的需要
钻进：不同压力层的隔离，异常压力段，坍塌地层等；油气层的开发：地层压力随开采的变化，及岩层的蠕变等；产层的改造：注水、注气等导致的压力和温度的变化等等。
3.2 在承受外载时应有一定的储备能力
由于外载的计算复杂、困难，故在设计中必须留有一定的储备能力，如安全系数的选择。（开发井和勘探井就不同）
3.3？？经济性要好？
由于总的原则的限制，故为了节约成本，往往需要考虑不同钢级、不同壁厚套管的组合设计。现场一般多为2～3种钢级，壁厚也宜选用2～3种，不能过多。
3.4 成本分析
套管设计是钻井工程设计的核心，直接成本占钻井总成本的20%以上，同时与周期有关的钻井成本亦即确定。
套管设计不仅关系到安全钻井，而且对钻井效益的提高有着特别重要的意义。
4 结束语
综上所诉，通过对套损机理的分析[4]可以看出，由于套管占钻井成本的成本比例大，套损已经制约了钻井的长期发展。随着时间的推移，钻井的难度在加大，往地层复杂的方向，往极地深海方向延伸。这就对套管的设计方向提出了更高的要求，往高抗毁、高钢级如V50、140、150发展，同时对套管的圆度及壁厚的均匀性也提出了更高的要求。
参考文献
[1] 章振德，何祥.油井套管变形及损坏机理.[M]石油工业出版社，2005，156：158
[2] 王旱祥，等.定向井和水平井套管柱的优化设计》[M].石油机械，2003，18
[3] 杜春常，等.SY/75332-88.套管柱强度设计.标准[M].西南石油学院，1988，4
[4] [美]依考农洛尔蒂著，见张宏逵考译，油藏增产技术》[M].东营石油大学出版社，1991