【摘要】随着油田的不断开发，套管损坏是一个普遍存在的问题，严重影响了油田的正常生产，且给油田带来巨大的经济损失。总结套管损坏的类型及成因，除套管腐蚀损坏外，应力变化是导致套管损坏的一个非常重要的原因。通过对影响套管损坏的应力分析，笔者构思了一种期望可以减缓应力变化对套管影响的新的套管类型。
　　【关键词】套损 应力集中 应力分散
　　1 引言
　　综合而言，石油套管的损坏变形是由地下流体、地应力、岩体性质三个因素综合作用的结果。查阅大量与套损相关的文献，得出应力变化是导致套损的非常重要的一个原因，应力变化对套管的损坏主要有水平方向上的挤压、错动和垂向上的拉伸或压缩。应力变化导致套管损坏的类型如：泥页岩“浸水域”引发套管损坏、流固—耦合引发套管损坏、区块间孔隙压力差异引发成片的套管损坏、高压注水时砂岩垂向形变导致油层部位套管损坏、注水条件下有效地应力减少导致套管损坏、地应力集中导致套管损坏、孔隙压力差作用导致套管损坏、层间滑动导致套管损坏等。因此，笔者大胆的设想出一种可以减缓应力变化对套管影响的新的套管类型。
　　2 套损应力分析
　　由引言知道，造成套损的主要原因还是套管在三维空间中受到的应力不均匀或应力集中。其中，泥页岩的塑性流动或蠕动及层间滑动等一些近水平方向上的应力变化，导致套管在近水平方向的应力集中，对套管造成挤压或近水平方向的错动；砂岩层中流体和岩石骨架之间的相互作用及高压注水过程中砂岩的垂向形变，导致套管在垂向上的应力变化，对套管造成垂向上的拉伸或压缩。这些都是由于受力不均匀或应力集中造成的。使套管被挤扁、错断、拉伸或压缩，拉伸或压缩使套管强度减弱，在其它应力条件下很容易发生变形、损坏，如图1～3：


　　3 新型套管的构思
　　3.1 新型套管的组成结构
　　针对上述因受力不均匀或应力集中导致的套损现象，笔者大胆想象了一种可以将不均匀应力变化或应力集中迅速传递、均匀分散开的新的套管类型，这种套管由刚性内衬和弹性外套组成，内衬和弹性外套之间有环形空隙，套管下入井筒后，内衬和弹性套之间的空隙由流体填充，通过井口加压将流体打入环形空隙中，使弹性外套膨胀，与井壁充分接触，起到封闭地层流体的作用，还可以减少注水泥固井的环节，通过流体对压力的均匀传递来分散应力，使套管的刚性内衬均匀受力，来减缓应力对套管的损坏。


　　3.2 流体内部一点处的应力状态分析
　　流体分为可压缩流体和不可压缩流体，为了起到封闭地层流体、抵抗地应力，应选用不可压缩流体，即粘性液体，且必须是均匀流体，不会发生重力沉降。根据流体的性质，流体虽然无法抵御切向力，但可以承受法向力。由流体内部某一点处的应力状态的应力张量。


　　可知，静止流体内部一点处的应力状态是对称的。
　　3.3 新型套管减缓应力变化对套管影响的原理
　　这种类型的套管主要通过环形空间内的流体来传递和分散不均匀的应力变化，从而使刚性内衬在三维空间中受力均匀，来减缓应力变化对套管造成的损坏，如图4（近水平方向应力变化下，套管的变化）：
　　这样，在近水平方向的应力变化下，环形空间流体将会使应力均匀分散，在应力集中比较严重的情况下，环形空间流体可能会变形，但应力还是会均匀分散，减缓对套管内衬造成应力集中的伤害，从而避免套管损坏。


　　4 总结
　　4.1 新型套管的优点
　　该新型套管主要是针对应力变化导致套管损坏的情况而设想的。首先，它可以通过环形空间中的流体均匀分散地层的应力变化，从而使套管内衬受力均匀，减缓因应力不均匀或应力集中对套管的损坏；环控流体加压膨胀，充分与底层接触，封闭地层流体，支撑套管，可以减少注水泥固井的环节。
　　4.2 有待解决的问题
　　由于以上描述的新型套管只是一个初步的设想和构思，因此，在许多方面还存在问题，需要进一步解决，例如，套管材料的选择，包括套管的刚性内衬、弹性外套以及环形空间中流体的材料选择，其中，弹性外套首先要具有良好的抗腐蚀性能，环空流体应该是均匀的、不发生重力沉降的液体，且不能有腐蚀性；还有结构设计，如刚性内衬和弹性外套如何有效的结合，以及一些暂时未考虑到的问题，需要进一步解决。
　　参考文献
　　[1] 邢志恒，谢怀军，刘敏.套损井机理研究[J].科技向导.2011，（12）：271
　　[2] 裴桂红，纪佑军.油水井套损的地质因素分析[J].武汉工业学院学报.2009，28（3）：102-104