填充介质对非均匀应力下双层套管所受应力的影响

张俊成 李忠慧 张艳英 胡棚杰 杨恺 朱亮

1. 长江大学石油工程学院油气钻井技术国家工程实验室防漏堵漏研究室；2. 油气钻采工程湖北省重点实验室；3. 中海石油(中国)有限公司秦皇岛32-6 作业公司；4. 中国石油集团渤海钻探工程技术研究院

盐膏层套管变形和损坏是油气井钻井或生产过程中经常面临的工程问题。固井后盐膏层在地应力作用下发生塑性流动产生的非均匀应力会导致套管变形和破坏，严重影响油气生产安全。非均匀应力是造成套管损坏的最重要因素，降低套管应力的非均匀性是减少套管损坏的有效方法［1］。为了解决套管受非均匀应力而发生套损套变，国外在20 世纪70 年代尝试使用双层套管，即在小套管的局部外挂大套管，并在套管间隙中注入介质，形成一个整体组合结构，达到增加套管抗挤强度的效果。

20 世纪80 年代，克兰斯塞尔技术大学石油工程协会(ITE)［2］在模拟井下温度和压力的情况下，对双层套管进行试验，结果表明，双层套管抗挤强度至少为各层套管抗挤强度之和，且内外层套管偏心及外层套管变形对双层套管的抗挤毁强度影响不大。此后，针对双层套管，主要是应用弹性力学方法对其外载进行理论分析计算[3-8］。这些研究都是考虑以水泥为填充介质。练章华(1997)[9］首次对套管间填充液体介质情况下的受力进行了研究，考虑外层套管受均匀外压，得到了双层套管内壁等效应力随液体体积模量的变化规律。……