考虑气井全生命周期安全的套管柱强度设计方法研究

刘宝军，乔李华，许丰平

(1国家能源高含硫气藏开采研发中心2川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院3川庆钻探工程有限公司塔里木工程公司)

一、国内技术现状分析

套管是油气井保持井筒完整性的重要屏障，套管强度的设计和校核关系到油气井安全和寿命，也影响钻井成本［1］。相比油井而言，气井对套管的要求更为苛刻。国内深井、超深井气井主要位于塔里木油田和西南油气田，这两个油气田目前套管强度设计主要依据SY/T 5724－2008《套管柱结构与强度设计》［2］，该标准对气井套管进行强度校核时存在以下几个问题:①计算方法比较笼统，对实际工况考虑不够全面，例如没有考虑储层改造、注水注气、生产过程中关井等工况下的有效应力情况;②在进行套管抗外挤强度设计时只是简单的考虑一定的掏空度，而除了生产套管要求全掏空外其他套管的掏空度设置又没有标准和依据，没有结合实际情况;③生产套管要求全掏空，这对含水的气井要求过于苛刻，这类井气藏压力不可能下降为0，而为了满足标准，就要使用更高强度的套管，增加了钻井成本;④在计算轴向拉力时仅仅考虑了由套管在钻井液中的自重所产生的轴向拉力，而事实上在下套管过程中出现意外情况需要上提套管时除了承受自重外还需要克服摩阻和其他外力，以及固井施工碰压等工况下套管内憋压会增加套管轴向拉力等等。出于以上考虑，在SY/T 5724－2008标准的基础上，提出了根据气井套管在钻井、完井、生产等全生命周期中可能出现的各种极端工况时套管所受载荷来进行套管强度设计的模式以及载荷的计算方法。……