随着各种强化采油手段的实施,油水井套管的工作环境日益恶化,套管损坏已成为世界性问题,并且套损速度有逐年增加的趋势,套损严重影响了油田生产造成人力、物力和财力的巨大损失。本文对中原油田套管损坏情况进行了调研分析,围绕套管损坏机理和套损修复技术进行了深入的研究。针对套管损坏的原因,对由于力学损坏的套管治理,提出了较为有效的预防措施。通过建立非线性有限元模型,以地层—水泥环—套管组合系统为研究对象,根据弹塑性力学理论,对套管变形与地应力作用大小及非均匀性之间的关系进行了研究。论文分析了不同条件下,不同规格套管的外载与变形关系。根据有限元计算结果,绘制出不同的最小水平主应力和最大水平主应力配比下的套管变形版图,从而确定变形套管所能承受的压力界限,并且能够直观方便进行套管变形预测分析,为现场采取合理有效的套管损坏预防措施以及后续的修井施工方案提供可靠的依据。对于套管缩径变形的套损井,常采用整形器冲击整形达到套管修复的目的。套损井修复过程中的修复力和修复极限的确定是一个涉及弹塑性力学、地质力学、材料力学和材料强度理论等多门学科和领域的复杂问题。研究中以Von Mises等效应力为强度依据,若在套管整形过程中,套管管体中的等效应力最大值大于或等于套管材料的屈服强度,则说明套管在整形压力的作用下达到屈服状态,再继续修复,会加剧套管损坏；如果套管整形过程中未达到屈服强度,则换更大一级的整形器再次修套。运用有限元建模,模拟小锥度整形器修复变形套管过程,确定套管整形过程中最小修复界限以及修复力,这对套变井修复作业具有重要的指导意义。