油气水井生产作业管柱及完整性设计管理

本书共分三篇。第一篇介绍完井、生产、增产改造、油水井测试、修井作业、非常规及海上油气开发等场景下的工艺管柱结构、工作原理和技术特点等。第二篇为油气生产作业管柱力学完整性分析设计，分析管柱形变、强度、密封性及环空许可压力等，建立了一套完整性风险评价指标体系、评价模型、设计模型及压裂、储气库注采管柱分析应用实例。第三篇为井筒完整性技术与管理，针对油气田开发中典型的井筒完整性失效问题，如高温高压气井的环空带压、井筒腐蚀、井口抬升、非常规压裂套管变形、出砂地层套管变形等，分析失效成因机制和影响因素，提出针对性设计方法与防治对策，展望了未来井筒完整性技术与管理一体化及智能化的发展趋势。

井筒完整性贯穿于油气井方案设计、钻井、试油、完井、生产、作业、修井、弃置的全生命周期。在油气井完井投产以后，由于在生产、增产改造和井下作业过程中，管柱所处环境及受力变化将使油气井的完整性遭到破坏甚至失效，因此增加了生产管理、井控和作业风险。本书在分析油气水管柱工作环境和工艺特性的基础上，理论联系实际，系统详细地介绍了钻完井、注水、采油、采气、增产改造等管柱的结构组成、工作原理、管柱力学分析、井筒完整性评价预测、软件开发等，为油田采油工程方案、井完整性设计和井下作业施工提供了理论依据和方法。

▲电潜泵井测压管柱

▲分层压力测试管柱

RDS循环阀. 全通径安全循环阀(rupture disk safety circulating valve)

随着常规油气藏高产油气井的不断减少，石油开采逐渐向低渗甚至致密油气藏转移，对石油开采技术的要求也越来越高，各类针对性的增产工艺，如注水、注汽、压裂、酸化等也更多地被应用于现场生产作业。同时，为了满足市场对油气资源的需求波动，各大气油田加快了储气库的建设进度，这些储气库常年处于大流量注采状态，而且很多老井已经生产多年，管柱腐蚀严重，这些都严重影响油气井的安全生产与作业。根据塔里木油田对其所属高压气井的完整性情况统计数据显示：完整性失效总井数占已投产井的比例高达29.8%，对其中高风险井的单井维修费用更是超过2000万元。

在油井完井后，根据井眼轨迹在保证管柱受力安全的前提下对管柱进行组合设计，而在油气井开始生产后通常还需要一系列增产作业，这会保证井筒内管柱的受力处于变化状态。若在设计之初或进行井下作业之前未能将因井筒内生产状态发生变化而使井筒完整性失效的风险综合考虑，可能会影响油气井正常的生产作业，甚至发生重大井下事故，给油田造成重大经济损失。

一直以来，油田对于油气井的完整性管理较分散，未形成系统化的管理模式。在油气井完井投产以后，由于井下作业，管柱所处环境及受力发生变化(易引发油气管柱发生化学腐蚀与力学变形)，从而使油气井管柱完整性失效，一旦发生事故，将带来严重的安全问题并造成极大的经济损失。为了降低油气井生产作业管柱完整性失效的风险，保证油气井的安全高效生产，需要从多方面考虑油气井管柱完整性，从而为油气井的安全生产及作业提供指导。

目前，油气井生产作业管柱完整性管理在国内仍然处于起步阶段，缺少相关统一标准，现场普遍采用的依旧是传统的设计规范。

随着常规油气单井产量的下降及非常规致密油气的规模开发，井下增产作业措施更加频繁，井筒完整性失效问题不断增多，因此，井筒完整性管理及失效风险评价就显得尤为重要。同时，井筒完整性管理对延长油气井的服役寿命、降低生产成本和油气井高效、安全生产都具有重要意义。

▲井筒完整性指标体系

▲全生命周期井筒完整性作业与管理图解

▲ 油气井CO2、H2S 腐蚀防护技术措施

油气水井生产作业管柱及完整性设计管理

闫 伟 檀朝东 肖 伟 著 著

北京: 科学出版社, 2026. 2

ISBN 978-7-03-066535-5

责任编辑：万群霞

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本书可作为从事钻完井、测试、采油、修井等管柱研究与应用的相关技术人员的参考书，也可作为高等院校油气井工程、油气田开发工程和计算机应用等专业大学生的学习用书。

本书的部分章节参考了中国石油大学(北京)石油与天然气工程专业研究生陈涛、蒋敏、郝涛、王璐瑶等人学位论文的部分内容，在撰写过程中参阅了大量的国内外资料文献，在此谨向他们表示诚挚的谢意。软件的开发和管柱数字化成图得力于侏罗纪股份有限公司高级工程师蒲序文的无私奉献和大力支持，撰写工作得到了研究生李玉泽、王松、孟祥龙、王诗棋、余嵚鑫、马泽林、恽博文、卢燃、王广超、孔有为、牛会钊、唐舶文等的大力帮助，在此一并表示感谢！

本文摘编自《油气水井生产作业管柱及完整性设计管理 》（闫 伟 檀朝东 肖 伟 著 著 . 北京 : 科学出版社 , 2026. 2 ）一书“前言”和“绪论”，有删减修改，标题为编者所加。

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