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1、套管柱设计与防护套管柱设计与防护深井、气井套管柱设计与防护深井、气井套管柱设计与防护l l当前，深井、气井套管柱存在的问题：当前，深井、气井套管柱存在的问题：当前，深井、气井套管柱存在的问题：当前，深井、气井套管柱存在的问题：设设设设计计计计标标标标准准准准偏偏偏偏低低低低：只只只只按按按按APIAPI 5C35C3做做做做单单单单向向向向安全系数设计还不够安全系数设计还不够安全系数设计还不够安全系数设计还不够对防护问题缺乏标准、技术法规对防护问题缺乏标准、技术法规对防护问题缺乏标准、技术法规对防护问题缺乏标准、技术法规套管柱设计与防护套管柱设计与防护事故原因分类事故原因分类事故原因分类事故原
2、因分类（4 4）9 5/8”9 5/8”技套钻进过程磨损，抗内压降低技套钻进过程磨损，抗内压降低技套钻进过程磨损，抗内压降低技套钻进过程磨损，抗内压降低（5 5）油油油油管管管管选选选选用用用用不不不不当当当当，造造造造成成成成泄泄泄泄漏漏漏漏、断断断断裂裂裂裂，蹩蹩蹩蹩坏坏坏坏油油油油套套套套、技技技技套套套套 油油油油管管管管直直直直径径径径小小小小，产产产产量量量量过过过过大大大大，高高高高速速速速气气气气流流流流冲冲冲冲蚀蚀蚀蚀，流流流流固固固固耦耦耦耦联联联联振振振振动动动动 冲冲冲冲 蚀蚀蚀蚀 与与与与 磨磨磨磨 损损损损 ， 1313CrCr未未未未 考考考考 虑虑虑虑 多多多多
3、 组组组组 分分分分 诱诱诱诱 导导导导 腐腐腐腐 蚀蚀蚀蚀 ：COCO2 2+NaCl+H+NaCl+H2 2S S（6 6）环空充填液（）环空充填液（）环空充填液（）环空充填液（Backer FluidsBacker Fluids）腐蚀油管、套管腐蚀油管、套管腐蚀油管、套管腐蚀油管、套管套管柱设计与防护套管柱设计与防护制定行业标准或设计、操作条例制定行业标准或设计、操作条例制定行业标准或设计、操作条例制定行业标准或设计、操作条例（1 1）技术套管设计与防护）技术套管设计与防护）技术套管设计与防护）技术套管设计与防护（2 2）油油油油层层层层套套套套管管管管螺螺螺螺纹纹纹纹类类类类型型型型、
4、选选选选用用用用、腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀评评评评价价价价程程程程序序序序与钢材选用，降低应力水平设计与钢材选用，降低应力水平设计与钢材选用，降低应力水平设计与钢材选用，降低应力水平设计（3 3）油管直径设计及与之相关各层套管设计）油管直径设计及与之相关各层套管设计）油管直径设计及与之相关各层套管设计）油管直径设计及与之相关各层套管设计最大流量限制最大流量限制最大流量限制最大流量限制举升井底积液最小流量限制举升井底积液最小流量限制举升井底积液最小流量限制举升井底积液最小流量限制进输气管网最低井口压力限制进输气管网最低井口压力限制进输气管网最低井口压力限制进输气管网最低井口压力限制环空充填液设计环空充填
5、液设计环空充填液设计环空充填液设计套管柱设计与防护套管柱设计与防护技套防护、防磨与防腐技套防护、防磨与防腐技套防护、防磨与防腐技套防护、防磨与防腐提高技术套管的作用的认识提高技术套管的作用的认识提高技术套管的作用的认识提高技术套管的作用的认识（1 1）过去：封隔复杂地层，为钻井创造条件）过去：封隔复杂地层，为钻井创造条件）过去：封隔复杂地层，为钻井创造条件）过去：封隔复杂地层，为钻井创造条件（2 2）现在：除此外，还起以下作用）现在：除此外，还起以下作用）现在：除此外，还起以下作用）现在：除此外，还起以下作用保护油层套管，实现多层隔离保护油层套管，实现多层隔离保护油层套管，实现多层隔离保护油层
6、套管，实现多层隔离避免和减小磨损，为安全钻进、井喷控制提供条件避免和减小磨损，为安全钻进、井喷控制提供条件避免和减小磨损，为安全钻进、井喷控制提供条件避免和减小磨损，为安全钻进、井喷控制提供条件为不回接套管试油，甚至采油创造条件（气井需回接）为不回接套管试油，甚至采油创造条件（气井需回接）为不回接套管试油，甚至采油创造条件（气井需回接）为不回接套管试油，甚至采油创造条件（气井需回接）套管柱设计与防护套管柱设计与防护l l9 9 5/8”5/8”套套套套管管管管保保保保护护护护，保保保保护护护护好好好好9 9 5/8”5/8”套套套套管管管管，不不不不下下下下7”7”回回回回接接接接套套套套管管
7、管管可可可可节节节节省省省省投资。投资。投资。投资。井口段套管保护井口段套管保护井口段套管保护井口段套管保护严格三对中（井口、转盘、天车）严格三对中（井口、转盘、天车）严格三对中（井口、转盘、天车）严格三对中（井口、转盘、天车）用用用用厚厚厚厚型型型型防防防防磨磨磨磨套套套套，即即即即起起起起下下下下钻钻钻钻头头头头时时时时防防防防磨磨磨磨套套套套带带带带出出出出和和和和下下下下入入入入。能能能能通通通通过过过过钻钻钻钻头头头头的的的的防磨套不能有效保护井口段套管。防磨套不能有效保护井口段套管。防磨套不能有效保护井口段套管。防磨套不能有效保护井口段套管。方钻杆下入保护接头之下可接一保护器，但其
8、外径需特殊定制。方钻杆下入保护接头之下可接一保护器，但其外径需特殊定制。方钻杆下入保护接头之下可接一保护器，但其外径需特殊定制。方钻杆下入保护接头之下可接一保护器，但其外径需特殊定制。其它段其它段其它段其它段9 5/8”9 5/8”套管保护套管保护套管保护套管保护钻杆接头焊耐磨带。钻杆接头焊耐磨带。钻杆接头焊耐磨带。钻杆接头焊耐磨带。所所所所有有有有扶扶扶扶正正正正器器器器扶扶扶扶正正正正棱棱棱棱外外外外缘缘缘缘不不不不能能能能有有有有碳碳碳碳化化化化钨钨钨钨和和和和硬硬硬硬质质质质合合合合金金金金锋锋锋锋利利利利突突突突起起起起，防防防防止止止止起下钻划伤套管。起下钻划伤套管。起下钻划伤套管
9、。起下钻划伤套管。钻水泥塞时，保护下部钻水泥塞时，保护下部钻水泥塞时，保护下部钻水泥塞时，保护下部9 5/8”9 5/8”套管。套管。套管。套管。钻柱磨损的危害钻柱磨损的危害钻柱磨损的危害钻柱磨损的危害辽河陈古辽河陈古1井在井在2317m（全角变化率全角变化率5.6/30m）处发生处发生3根根127mmG105钻杆摩擦热钻杆摩擦热裂纹。裂纹。 大港乌深大港乌深1井有井有100根根127mmG105钻杆降级，钻杆降级，其中大部分钻杆接头严其中大部分钻杆接头严重磨损，外径由重磨损，外径由168.3mm变至变至151.5mm， 套管柱设计与防护套管柱设计与防护某深井某深井244.5mm套管套管磨损形
10、貌磨损形貌（在井深（在井深（在井深（在井深52235223mm时，距井口时，距井口时，距井口时，距井口9.5-159.5-15mm处套管磨损严重，钻处套管磨损严重，钻处套管磨损严重，钻处套管磨损严重，钻杆也有杆也有杆也有杆也有101101根磨损报废）根磨损报废）根磨损报废）根磨损报废）套管磨损的危害套管磨损的危害套管柱设计与防护套管柱设计与防护某深井某深井某深井某深井244.5244.5mm SM110TTmm SM110TT套管磨损造成套管磨损造成套管磨损造成套管磨损造成变形破裂（变形破裂（变形破裂（变形破裂（4300-43154300-4315mm）CASTCAST井周成像仪测量结果：红色
11、和黑色区域表示测量的半径大于正井周成像仪测量结果：红色和黑色区域表示测量的半径大于正井周成像仪测量结果：红色和黑色区域表示测量的半径大于正井周成像仪测量结果：红色和黑色区域表示测量的半径大于正常的内壁半径，黄色区域表示测量的半径接近正常的内壁半径常的内壁半径，黄色区域表示测量的半径接近正常的内壁半径常的内壁半径，黄色区域表示测量的半径接近正常的内壁半径常的内壁半径，黄色区域表示测量的半径接近正常的内壁半径 套管柱设计与防护套管柱设计与防护套管柱设计与防护套管柱设计与防护焊接焊接ARNCO200XT后的接头后的接头l l钨钴系列硬质合金磨损套管最严重。不焊耐磨带的钻杆接头钨钴系列硬质合金磨损套管
12、最严重。不焊耐磨带的钻杆接头钨钴系列硬质合金磨损套管最严重。不焊耐磨带的钻杆接头钨钴系列硬质合金磨损套管最严重。不焊耐磨带的钻杆接头不仅自身被磨损，而且也严重磨损套管，其机理是接触面积不仅自身被磨损，而且也严重磨损套管，其机理是接触面积不仅自身被磨损，而且也严重磨损套管，其机理是接触面积不仅自身被磨损，而且也严重磨损套管，其机理是接触面积增大和钢对钢的磨损系数大增大和钢对钢的磨损系数大增大和钢对钢的磨损系数大增大和钢对钢的磨损系数大 l l不焊耐磨带的钻杆接头磨损远大于其它几种耐磨带。不焊耐磨带的钻杆接头磨损远大于其它几种耐磨带。不焊耐磨带的钻杆接头磨损远大于其它几种耐磨带。不焊耐磨带的钻杆接
13、头磨损远大于其它几种耐磨带。ARNCO100XT,ARNCO200XTARNCO100XT,ARNCO200XT和钨钴硬质合金耐磨带磨损率和钨钴硬质合金耐磨带磨损率和钨钴硬质合金耐磨带磨损率和钨钴硬质合金耐磨带磨损率大致相当。大致相当。大致相当。大致相当。ARNCO200XTARNCO200XT与硬质合金磨损率稍大于与硬质合金磨损率稍大于与硬质合金磨损率稍大于与硬质合金磨损率稍大于ARNCO100XTARNCO100XT和硬质合金。和硬质合金。和硬质合金。和硬质合金。 l l深探井超深探井套管磨损严重深探井超深探井套管磨损严重l l表表表表1 1列出了近年来我国部分重点深探井套管磨列出了近年来
14、我国部分重点深探井套管磨列出了近年来我国部分重点深探井套管磨列出了近年来我国部分重点深探井套管磨损复杂事故情况。损复杂事故情况。损复杂事故情况。损复杂事故情况。l l7 7口井重点深探井出现了口井重点深探井出现了口井重点深探井出现了口井重点深探井出现了7 7次套管磨损事故次套管磨损事故次套管磨损事故次套管磨损事故l l据据据据5 5口井的井下复杂损失时间统计，平均每口口井的井下复杂损失时间统计，平均每口口井的井下复杂损失时间统计，平均每口口井的井下复杂损失时间统计，平均每口井损失井损失井损失井损失4343天天天天套管柱设计与防护套管柱设计与防护表表表表1 1 近年来我国部分重点深探井套管磨损情
15、况近年来我国部分重点深探井套管磨损情况近年来我国部分重点深探井套管磨损情况近年来我国部分重点深探井套管磨损情况套管柱设计与防护套管柱设计与防护l l泥浆出口安放磁铁器收集铁屑泥浆出口安放磁铁器收集铁屑泥浆出口安放磁铁器收集铁屑泥浆出口安放磁铁器收集铁屑l l铁屑量及形状分析铁屑量及形状分析铁屑量及形状分析铁屑量及形状分析: :粉状铁屑：研磨损粉状铁屑：研磨损粉状铁屑：研磨损粉状铁屑：研磨损 弱弱弱弱丝状铁屑：切屑磨损丝状铁屑：切屑磨损丝状铁屑：切屑磨损丝状铁屑：切屑磨损 强强强强最大可能为接头碳化钨磨耐磨环引起最大可能为接头碳化钨磨耐磨环引起最大可能为接头碳化钨磨耐磨环引起最大可能为接头碳化钨
16、磨耐磨环引起扁平碎片：刮切磨损扁平碎片：刮切磨损扁平碎片：刮切磨损扁平碎片：刮切磨损 最强最强最强最强套管柱设计与防护套管柱设计与防护套管柱设计与防护套管柱设计与防护腐蚀条件下的套管、油管设计腐蚀条件下的套管、油管设计腐蚀条件下的套管、油管设计腐蚀条件下的套管、油管设计（1 1）按）按）按）按NACENACE标准和试验审查程序选用油套管标准和试验审查程序选用油套管标准和试验审查程序选用油套管标准和试验审查程序选用油套管（2 2）严严严严格格格格评评评评价价价价多多多多组组组组分分分分诱诱诱诱导导导导腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀：COCO2 2：失失失失重重重重腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀HH2 2S S：应力龟裂、失
17、重应力龟裂、失重应力龟裂、失重应力龟裂、失重（3 3）对对对对确确确确切切切切知知知知道道道道腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀组组组组分分分分或或或或低低低低含含含含量量量量腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀性性性性组组组组分分分分，按按按按用用用用普普普普通通通通钢钢钢钢，但但但但降降降降低低低低应应应应力力力力水水水水平平平平和和和和选选选选用用用用低低低低钢钢钢钢级级级级、厚壁厚壁厚壁厚壁套管柱设计与防护套管柱设计与防护单一组分腐蚀钢种选择单一组分腐蚀钢种选择单一组分腐蚀钢种选择单一组分腐蚀钢种选择HH2 2S S：应力龟裂应力龟裂应力龟裂应力龟裂优选优选优选优选L80L80次选：次选：次选：次选：T95T95、C100
18、C100、C C110110温度温度温度温度高于高于高于高于80800 0C C时，时，时，时，P110P110温度温度温度温度高于高于高于高于1101100 0C C时，时，时，时，QQ125125HH2 2S S：失重腐蚀始终存在失重腐蚀始终存在失重腐蚀始终存在失重腐蚀始终存在COCO2 2：失重，高铬钢系列失重，高铬钢系列失重，高铬钢系列失重，高铬钢系列油管最大流量限制油管最大流量限制油管最大流量限制油管最大流量限制依国际公认技术条件，普通低合金钢油管内干气流速：依国际公认技术条件，普通低合金钢油管内干气流速：依国际公认技术条件，普通低合金钢油管内干气流速：依国际公认技术条件，普通低合金
19、钢油管内干气流速：1414m/sm/s相当于相当于相当于相当于3 1/2”3 1/2”油管，壁厚油管，壁厚油管，壁厚油管，壁厚7.347.34mmmm，允许日产量为允许日产量为允许日产量为允许日产量为3131万万万万mm3 3套管柱设计与防护套管柱设计与防护环空充填液环空充填液环空充填液环空充填液l l拟订环空充填液标准拟订环空充填液标准拟订环空充填液标准拟订环空充填液标准l l任何环空存留钻井重泥浆均有害任何环空存留钻井重泥浆均有害任何环空存留钻井重泥浆均有害任何环空存留钻井重泥浆均有害油管油管油管油管油套环空：油套环空：油套环空：油套环空：加重料加重料加重料加重料沉降沉降沉降沉降+ +油管
20、油管油管油管铁矿粉或重晶石在油管外壁和套管外壁形成坑点腐蚀铁矿粉或重晶石在油管外壁和套管外壁形成坑点腐蚀铁矿粉或重晶石在油管外壁和套管外壁形成坑点腐蚀铁矿粉或重晶石在油管外壁和套管外壁形成坑点腐蚀其它泥浆组分腐蚀其它泥浆组分腐蚀其它泥浆组分腐蚀其它泥浆组分腐蚀最简易可靠办法：充最简易可靠办法：充最简易可靠办法：充最简易可靠办法：充PHPH11-1211-12淡水配制的烧碱水淡水配制的烧碱水淡水配制的烧碱水淡水配制的烧碱水套管外环空套管外环空套管外环空套管外环空加重料沉降：同上地层水流入引起腐蚀加重料沉降：同上地层水流入引起腐蚀加重料沉降：同上地层水流入引起腐蚀加重料沉降：同上地层水流入引起腐蚀温度温度温度温度高于高于高于高于80800 0C C时，时，时，时，P110P110温度温度温度温度高于高于高于高于1101100 0C C时，时，时，时，QQ125125-17.8 37.8 93.3 148.8 温度（温度（0C） -17.8 37.8 93.3 148.8 204.4 温度（温度（0C） 谢谢各位专家！谢谢各位专家！
