高压注水下套管蠕变损坏的机理研究胡琼1万禧煌2黄祥峰31.中石化江汉石油机械研究院湖北武汉4300002.中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津塘沽3004503.长江大学石油工程学院，湖北荆州434023摘要：油田注水开发以后，由于泥岩吸水蠕变，使非均匀地应力作用于水泥环和套管而导致水泥环和套管发生径向缩径变形。本文通过建立套管-水泥环-泥岩围岩蠕变力学模型，定量计算和分析了井壁泥岩蠕变载荷分布和变化规律、水泥环和套管外壁径向和环向载荷分布，揭示了套管外壁环向载荷分布是引起套管变形损坏的直接原因；套管外壁径向载荷与地应力分布、套管变形趋势相反说明水泥环在套管抵抗非均匀载荷时起到改变受力边界的作用。通过对套管损坏机理的研究，认为预防高压注水泥岩层的套管损坏主要从两方面入手，一是防止注入水窜入软弱的泥岩夹层；二是提高油层附近泥岩层段套管强度，这一分析结果为后续套管损坏防治工作指明方向，对油气田开发工作的顺利进行有着重要意义。关键字：泥岩蠕变；套管损坏；水泥环；环向载荷；防治工作MechanismAnalysisontheCreepInducedCasingFailureafterHighPressureWaterfloodingandItsPrecautionsHuQiong1,WanXihuang2,HuangXiangfeng3(1.PetroleumMachineryResearchInstitute,JianghanOilfield,SINOPEC,Wuhan430000;2.OilfieldProductionDepartment,OilfieldServiceCo.Ltd.,CNOOC,Tanggu300450,Tianjin,China;3.PetroleumEngineeringCollegeofYangtzeUniversity,Jingzhou434023;)[Abstract]Afterhighpressurewaterfloodinginoilfield,absorbedmudstonebegintocreepandmakenonuniformgroundstressactoncementmantleandcasing.Asaresult,thecementmantleandcasingstringbecomesdeformedatradialdirection.Throughtheestablishmentofthe“casin-gementmantle-surroundrock”creepmechanicalmodel,thepaperdiscussedthecreeploaddistributionandvariationofmudstone,radialandcircumferentialloaddistributionofcementmantleandcasingexternal,andconcludedthatcircumferentialloadisthemainreasonforcasingdamage,casingcanchangethestressboundarywhenitagainstthenonuniformload.Therearetwoaspectsforpreventingcasingdamageinhighpressurewaterinjectionwell,oneiskeepwateroffthemudstonelayerandtheotherisimprovethecasingstrength.Theconclusionsareimportantforpreventionandcureofcasingdamageandcanassurethesuccessfuloil/gasfielddevelopment.Keywords:mudstonecreep;casingdamage;cementmantle;circumferentialload;preventionandcure文献标识码：A作者简介：胡琼（1987-）,女，湖北荆门，助理工程师，硕士，主要从事油气井工程方面的研究。联系方式：湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路18号，联系号码：13554502286,joan8563@126.com。0前言钻进打开地层时，井眼附近的地应力不断被释放，固井时，水泥环将套管与地层紧密地连接成一个整体，地应力在水泥环的阻隔作用下将无法直接作用在套管壁上，起到了保护套管的作用[1]。注水开发时，泥岩层中水敏性岩石颗粒吸水发生膨胀，进而发生塑性变形，在远场地应力的影响下，泥岩层从远处逐渐向井眼发生蠕动，地应力将源源不断地传递给套管，一旦套管的蠕变载荷超过了其抗挤强度，将导致套管发生缩径变形。随着注入水的不断侵入，泥岩的蠕变作用会不断加速，直到水侵速度逐渐变弱时，蠕变作用会降低并最终趋于缓和。目前，套管损坏的问题已经非常普遍，给油田生产带了了极大的不便。因此，为了有效地遏制套损问题的蔓延，对高压注水下套管损坏的机理研究势在必行[2-7]。1泥岩蠕变模型1.1泥岩水侵蠕变试验泥岩水侵蠕变，地应力会逐渐向套管传递，促使套管外载分布不均匀性加剧。套管外载在最大地应力方向上增加；在最小地应力方向上减小[8],见图1。「房图1非均匀地应力作用下套管外载分布岩石蠕变挤压套管试验结果也表明，，蠕变载荷值在最大地应力方向最大，在最小地应力方向最小。泥岩蠕变外载呈椭圆形分布方程：。n=S|S2cos2u式中岛为套管径向蠕变外载，MPa;e为与最大地应力方向夹角，...