油氣水井生產(chǎn)作業(yè)管柱及完整性設(shè)計管理

本書共分三篇。第一篇介紹完井、生產(chǎn)、增產(chǎn)改造、油水井測試、修井作業(yè)、非常規(guī)及海上油氣開發(fā)等場景下的工藝管柱結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)特點等。第二篇為油氣生產(chǎn)作業(yè)管柱力學(xué)完整性分析設(shè)計，分析管柱形變、強(qiáng)度、密封性及環(huán)空許可壓力等，建立了一套完整性風(fēng)險評價指標(biāo)體系、評價模型、設(shè)計模型及壓裂、儲氣庫注采管柱分析應(yīng)用實例。第三篇為井筒完整性技術(shù)與管理，針對油氣田開發(fā)中典型的井筒完整性失效問題，如高溫高壓氣井的環(huán)空帶壓、井筒腐蝕、井口抬升、非常規(guī)壓裂套管變形、出砂地層套管變形等，分析失效成因機(jī)制和影響因素，提出針對性設(shè)計方法與防治對策，展望了未來井筒完整性技術(shù)與管理一體化及智能化的發(fā)展趨勢。

井筒完整性貫穿于油氣井方案設(shè)計、鉆井、試油、完井、生產(chǎn)、作業(yè)、修井、棄置的全生命周期。在油氣井完井投產(chǎn)以后，由于在生產(chǎn)、增產(chǎn)改造和井下作業(yè)過程中，管柱所處環(huán)境及受力變化將使油氣井的完整性遭到破壞甚至失效，因此增加了生產(chǎn)管理、井控和作業(yè)風(fēng)險。本書在分析油氣水管柱工作環(huán)境和工藝特性的基礎(chǔ)上，理論聯(lián)系實際，系統(tǒng)詳細(xì)地介紹了鉆完井、注水、采油、采氣、增產(chǎn)改造等管柱的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、管柱力學(xué)分析、井筒完整性評價預(yù)測、軟件開發(fā)等，為油田采油工程方案、井完整性設(shè)計和井下作業(yè)施工提供了理論依據(jù)和方法。

▲電潛泵井測壓管柱

▲分層壓力測試管柱

RDS循環(huán)閥. 全通徑安全循環(huán)閥(rupture disk safety circulating valve)

隨著常規(guī)油氣藏高產(chǎn)油氣井的不斷減少，石油開采逐漸向低滲甚至致密油氣藏轉(zhuǎn)移，對石油開采技術(shù)的要求也越來越高，各類針對性的增產(chǎn)工藝，如注水、注汽、壓裂、酸化等也更多地被應(yīng)用于現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)。同時，為了滿足市場對油氣資源的需求波動，各大氣油田加快了儲氣庫的建設(shè)進(jìn)度，這些儲氣庫常年處于大流量注采狀態(tài)，而且很多老井已經(jīng)生產(chǎn)多年，管柱腐蝕嚴(yán)重，這些都嚴(yán)重影響油氣井的安全生產(chǎn)與作業(yè)。根據(jù)塔里木油田對其所屬高壓氣井的完整性情況統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：完整性失效總井?dāng)?shù)占已投產(chǎn)井的比例高達(dá)29.8%，對其中高風(fēng)險井的單井維修費用更是超過2000萬元。

在油井完井后，根據(jù)井眼軌跡在保證管柱受力安全的前提下對管柱進(jìn)行組合設(shè)計，而在油氣井開始生產(chǎn)后通常還需要一系列增產(chǎn)作業(yè)，這會保證井筒內(nèi)管柱的受力處于變化狀態(tài)。若在設(shè)計之初或進(jìn)行井下作業(yè)之前未能將因井筒內(nèi)生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生變化而使井筒完整性失效的風(fēng)險綜合考慮，可能會影響油氣井正常的生產(chǎn)作業(yè)，甚至發(fā)生重大井下事故，給油田造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

一直以來，油田對于油氣井的完整性管理較分散，未形成系統(tǒng)化的管理模式。在油氣井完井投產(chǎn)以后，由于井下作業(yè)，管柱所處環(huán)境及受力發(fā)生變化(易引發(fā)油氣管柱發(fā)生化學(xué)腐蝕與力學(xué)變形)，從而使油氣井管柱完整性失效，一旦發(fā)生事故，將帶來嚴(yán)重的安全問題并造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。為了降低油氣井生產(chǎn)作業(yè)管柱完整性失效的風(fēng)險，保證油氣井的安全高效生產(chǎn)，需要從多方面考慮油氣井管柱完整性，從而為油氣井的安全生產(chǎn)及作業(yè)提供指導(dǎo)。

目前，油氣井生產(chǎn)作業(yè)管柱完整性管理在國內(nèi)仍然處于起步階段，缺少相關(guān)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場普遍采用的依舊是傳統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范。

隨著常規(guī)油氣單井產(chǎn)量的下降及非常規(guī)致密油氣的規(guī)模開發(fā)，井下增產(chǎn)作業(yè)措施更加頻繁，井筒完整性失效問題不斷增多，因此，井筒完整性管理及失效風(fēng)險評價就顯得尤為重要。同時，井筒完整性管理對延長油氣井的服役壽命、降低生產(chǎn)成本和油氣井高效、安全生產(chǎn)都具有重要意義。

▲井筒完整性指標(biāo)體系

▲全生命周期井筒完整性作業(yè)與管理圖解

▲ 油氣井CO2、H2S 腐蝕防護(hù)技術(shù)措施

油氣水井生產(chǎn)作業(yè)管柱及完整性設(shè)計管理

閆 偉 檀朝東 肖 偉 著 著

北京: 科學(xué)出版社, 2026. 2

ISBN 978-7-03-066535-5

責(zé)任編輯：萬群霞

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本書可作為從事鉆完井、測試、采油、修井等管柱研究與應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)人員的參考書，也可作為高等院校油氣井工程、油氣田開發(fā)工程和計算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)大學(xué)生的學(xué)習(xí)用書。

本書的部分章節(jié)參考了中國石油大學(xué)(北京)石油與天然氣工程專業(yè)研究生陳濤、蔣敏、郝濤、王璐瑤等人學(xué)位論文的部分內(nèi)容，在撰寫過程中參閱了大量的國內(nèi)外資料文獻(xiàn)，在此謹(jǐn)向他們表示誠摯的謝意。軟件的開發(fā)和管柱數(shù)字化成圖得力于侏羅紀(jì)股份有限公司高級工程師蒲序文的無私奉獻(xiàn)和大力支持，撰寫工作得到了研究生李玉澤、王松、孟祥龍、王詩棋、余嵚鑫、馬澤林、惲博文、盧燃、王廣超、孔有為、牛會釗、唐舶文等的大力幫助，在此一并表示感謝！

本文摘編自《油氣水井生產(chǎn)作業(yè)管柱及完整性設(shè)計管理 》（閆 偉 檀朝東 肖 偉 著 著 . 北京 : 科學(xué)出版社 , 2026. 2 ）一書“前言”和“緒論”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

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