基于非均匀载荷的注采井套管损坏机理及抗挤套管校核方法

Casing Damage Mechanism and Casing Design Method of Injection Production Wells Based on Non-uniform Load

周波 毛蕴才 汪海阁 刘明涛 宋学义 杨书港

ZHOU Bo MAO Yuncai WANG Haige LIU Mingtao SONG Xueyi YANG Shugang

注采井网套管损坏是油田井筒完整性管理面临的主要难题之一，注采地层套管载荷影响因素复杂，常规基于均匀载荷的套管校核方法不能有效满足全生命周期井筒完整性要求。采用有限元方法模拟了注采过程地层压力、有效应力及位移场特征及变化规律，揭示了目标区块套管损坏机理；建立了注采井网套管外挤载荷计算模型，提出了基于非均匀载荷影响的套管校核方法。研究表明，注采过程受砂泥岩孔渗差异影响，砂岩与泥岩界面产生有效应力差，泥岩地层吸水水化塑变导致套管载荷非均匀性增大，同时砂泥岩交界面产生较大的位移变形，诱发砂泥岩界面处套管挤压变形或剪切破坏。考虑非均匀载荷因素，当套管载荷非均匀系数小于 0.9 时，套管等效抗外挤安全系数小于 1，套管抗挤强度不能满足实际工况需求。综上研究表明，注采井套管设计时应充分考虑非均匀载荷的影响，基于非均匀载荷的套管设计方法可满足全生命周期套管完整性需求，对其他油田注采井套管设计具有指导借鉴意义。