油氣水井生產作業管柱及完整性設計管理

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

井筒完整性貫穿于油氣井方案設計、鉆井、試油、完井、生產、作業、修井、棄置的全生命周期。在油氣井完井投產以后，由于在生產、增產改造和井下作業過程中，管柱所處環境及受力變化將使油氣井的完整性遭到破壞甚至失效，因此增加了生產管理、井控和作業風險。本書在分析油氣水管柱工作環境和工藝特性的基礎上，理論聯系實際，系統詳細地介紹了鉆完井、注水、采油、采氣、增產改造等管柱的結構組成、工作原理、管柱力學分析、井筒完整性評價預測、軟件開發等，為油田采油工程方案、井完整性設計和井下作業施工提供了理論依據和方法。

▲電潛泵井測壓管柱

▲分層壓力測試管柱

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

隨著常規油氣藏高產油氣井的不斷減少，石油開采逐漸向低滲甚至致密油氣藏轉移，對石油開采技術的要求也越來越高，各類針對性的增產工藝，如注水、注汽、壓裂、酸化等也更多地被應用于現場生產作業。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進度，這些儲氣庫常年處于大流量注采狀態，而且很多老井已經生產多年，管柱腐蝕嚴重，這些都嚴重影響油氣井的安全生產與作業。根據塔里木油田對其所屬高壓氣井的完整性情況統計數據顯示：完整性失效總井數占已投產井的比例高達29.8%，對其中高風險井的單井維修費用更是超過2000萬元。

在油井完井后，根據井眼軌跡在保證管柱受力安全的前提下對管柱進行組合設計，而在油氣井開始生產后通常還需要一系列增產作業，這會保證井筒內管柱的受力處于變化狀態。若在設計之初或進行井下作業之前未能將因井筒內生產狀態發生變化而使井筒完整性失效的風險綜合考慮，可能會影響油氣井正常的生產作業，甚至發生重大井下事故，給油田造成重大經濟損失。

一直以來，油田對于油氣井的完整性管理較分散，未形成系統化的管理模式。在油氣井完井投產以后，由于井下作業，管柱所處環境及受力發生變化(易引發油氣管柱發生化學腐蝕與力學變形)，從而使油氣井管柱完整性失效，一旦發生事故，將帶來嚴重的安全問題并造成極大的經濟損失。為了降低油氣井生產作業管柱完整性失效的風險，保證油氣井的安全高效生產，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及作業提供指導。

目前，油氣井生產作業管柱完整性管理在國內仍然處于起步階段，缺少相關統一標準，現場普遍采用的依舊是傳統的設計規范。

隨著常規油氣單井產量的下降及非常規致密油氣的規模開發，井下增產作業措施更加頻繁，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、降低生產成本和油氣井高效、安全生產都具有重要意義。

▲井筒完整性指標體系

▲全生命周期井筒完整性作業與管理圖解

▲ 油氣井CO2、H2S 腐蝕防護技術措施

油氣水井生產作業管柱及完整性設計管理

閆 偉 檀朝東 肖 偉 著 著

北京: 科學出版社, 2026. 2

ISBN 978-7-03-066535-5

責任編輯：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用的相關技術人員的參考書，也可作為高等院校油氣井工程、油氣田開發工程和計算機應用等專業大學生的學習用書。

本書的部分章節參考了中國石油大學(北京)石油與天然氣工程專業研究生陳濤、蔣敏、郝濤、王璐瑤等人學位論文的部分內容，在撰寫過程中參閱了大量的國內外資料文獻，在此謹向他們表示誠摯的謝意。軟件的開發和管柱數字化成圖得力于侏羅紀股份有限公司高級工程師蒲序文的無私奉獻和大力支持，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《油氣水井生產作業管柱及完整性設計管理 》（閆 偉 檀朝東 肖 偉 著 著 . 北京 : 科學出版社 , 2026. 2 ）一書“前言”和“緒論”，有刪減修改，標題為編者所加。

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