我国各大油田套管损坏均比较严重,据2002年统计结果,我国各大油田套损比例约占20.37%,并且呈逐年上升趋势。据2016年统计,大港油田官104区块套损井占57.44%,套损十分严重。套损严重影响了油气的生产,造成了井网破坏,油井减产、停产,甚至弃井,给油气的开采造成了巨大的经济的损失。因此,针对官104区块套损十分严重的问题,收集并统计分析了该区块112 口套损井,明确了套损的主控因素,并在有限元及相关力学理论研究的基础上,建立了相应的套损有限元模型,用数值模拟方法对套损机理进行研究,并在此基础上提出相应的防控措施和建议;在修复工具及套损形式研究的基础上,提出了修复方案。取得的主要成果如下:(1)统计分析了现场112 口套损井的详细资料,得出了官104区块套损井套损的主控因素,即砂泥岩互层、泥岩水化和腐蚀是造成该区块套损的主要原因。(2)针对套损的主控因素,基于弹塑性力学、管柱力学、岩石力学等相关理论,建立了砂泥岩夹层的轴对称有限元模型、泥岩水化的平面应变有限元模型及具有相邻和单个腐蚀坑缺陷的三维有限元模型,分别对砂泥岩夹层地层中、泥岩水化及腐蚀的套管损坏机理进行了研究。(3)砂泥岩夹层地层中套损机理研究结果表明,套管在泥岩段出现较高应力,在砂泥岩界面出现最大应力,并且在砂泥岩界面附近产生了较强的剪切作用,从而造成了套管损坏,并且研究结果显示增加套管壁厚防止砂泥岩夹层地层中的套损效果不明显,提高钢级才是有效措施。(4)泥岩水化地层中套管损坏机理及规律研究结果显示,套管的最大应力随地层水化程度增加而升高,且套管的受力受到地层压力、固井质量的影响。在泥岩地层中,防止水进入泥岩层中软化地层,适当增加壁厚有利于防止套损,此外优质的固井质量对防止泥岩水化地层中的套损也很重要。(5)通过对具有腐蚀坑缺陷的套管强度评估发现,当相邻腐蚀坑之间的距离大于某一值时,便可以用具有单个腐蚀坑模型来评估套管的强度。研究发现,具有腐蚀坑缺陷的套管在腐蚀坑内产生了较大的应力集中,并且应力集中系数随着腐蚀坑的深度增加而增大;此外,具有腐蚀坑缺陷的套管当遇到地层水化时,会加快套管的损坏。因此,在腐蚀环境中,建议使用抗腐蚀材料的套管和防腐剂缓解套管腐蚀;其次使用套管涂层技术,隔绝腐蚀性气体;再者用较高钢级的套管延长套管的适用寿命。(6)分析了国内外常用的修复方法及相应工具的结构特点,对已经损坏的套管进行修复。根据套管修复工具特点和适用情况,再结合套损类型,提出了相应的修复方案。