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韓禮紅，博士，正高級工程師，博士生導師。工程材料研究院油氣鉆采輸送全國重點實驗室副主任，陜西省“三秦學者”創新團隊負責人。韓禮紅長期從事油氣井筒完整性控制技術研究，承擔國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家油氣專項及省部級項目20余項；獲省部級科技獎勵30余項；授權專利60余件，發表論文120余篇，其中SCI/EI收錄50余篇；制修訂國際ISO、國家及石油行業標準10余項。

油氣開發離不開井筒，套管是井筒完整性的關鍵屏障之一。我國每年消耗套管約160萬噸，價值逾200億元，套損防治對國民經濟影響較大。

套管損壞包括變形、腐蝕、泄漏、磨損等，這些都會給井筒服役壽命帶來不利影響。因此，研究適用的套管設計方法，開發高性能產品，開展管材適用性評價及下井后監測檢測和評估技術，形成規范的應用技術，確保套管服役安全，一直是油氣井工程建設的重點環節之一。

近百年來，國內外油氣井工程中，套管設計基本遵循美國石油學會的強度設計方法，針對井下溫度、地層載荷、流體壓力、腐蝕性介質等變化持續完善，基本可以滿足常規油氣井需求，但針對復雜環境尚需結合井下復雜載荷進一步完善。

近年來，油氣井工程有兩類套管損壞比較突出。

第一類套管損壞主要發生在稠油蒸汽吞吐熱采井，生產中的大溫差變化會誘發材料熱塑性變形。這一現象在國內外普遍存在，數十年無法根治，其根源就在于上述強度設計方法不允許套管發生塑性變形，所以它并不適合此類井。預防此類套管變形，必須為材料的熱塑性變形尋找容身之處。對此，工程材料研究院和新疆油田聯合啟動攻關，提出一個新思路，通過套管的拉壓循環均勻變形來消耗熱效應，從而建立了基于應變的熱采井套管設計新方法，并提出詳細的材料參數體系。該項技術在新疆油田完成了現場試驗，歷經12年服役，注汽吞吐35輪次，迄今服役安全。該成果已形成我國首項擁有完全自主產權的國家標準，為此類套損預防提供了寶貴經驗，有大力推廣價值。

第二類套管損壞是頁巖氣井套管大量變形，這在國內普遍存在。它會造成油田無法順利壓裂、工時拖延、頻繁測井等工程損耗。這類損傷與地層運移活動有直接關系，包括裂縫與斷層活動、頁巖層滑移、地層膨脹等，而當前的套管設計仍然局限于強度設計范疇，沒有考慮地層位移影響。從現場多次測井數據看，在多級壓裂中套管變形是持續加大的，和地層緩慢運動是一致的，這屬于位移控制，傳統的強度設計方法是無解的，必須為地層運移提供合適的容身之處。據此，我們團隊提出全井筒協調變形新思路，對水泥環進行改性增塑，讓它空心化。當地層運移發生時，其直接接觸的水泥環會局部破碎，從而容納地層位移，保護套管。該項技術在西南頁巖氣開發中已經實施了14口井，目前已完成壓裂10口井，只有1口井因為地層位移過大而發生丟段，整體應用效果良好，在復雜壓裂工程領域具有廣闊的應用前景。

近年，中國石油曾開展了一次系統的套損普查。結果表明，約90%套損都是套管變形所致，其來源除蒸汽吞吐外，更多的因素包括泥巖吸水膨脹、巖層界面滑移、鹽膏層蠕變、地層出砂掏空、儲層下陷等。對此，可以借鑒頁巖氣井套管變形預防技術來預防。

在相關的研究平臺建設方面，工程材料研究院建立了較為完善的套管模擬試驗平臺，可進行復雜加載、介質腐蝕、流體沖刷等模擬試驗，開發了全井筒模擬試驗裝備。但在井筒與地層交互作用模擬方面仍然欠缺，需要建設大型工程試驗井模擬平臺，實現全井筒全工況全壽命模擬評價，為工程建設提供支撐數據。此外，套損井修復方面，包括整形、貼補、取換套、側鉆等技術與工藝尚需持續提升，包括對高鋼級套管及水平井的適用性，耐高溫密封材料、深井取換套技術、高耐磨筆尖工具材料等都是該領域的熱點問題。

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