張麗萍,李一強,舒振輝,趙 田,王 航,韓禮紅

(1.中國石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司 新疆 克拉瑪依 834000；2.中國石油集團工程材料研究院有限公司,石油管材及裝備材料服役行為與結構安全國家重點實驗室 陜西 西安 710077)

0 引 言

致密油是重要的非常規(guī)油氣資源類型之一，也是國家能源戰(zhàn)略接替目標之一[1-3]。近年來，新疆油田通過高效勘探形成了瑪湖十億噸級大油區(qū)[4-6]。通過持續(xù)攻關與試驗研究，有效開發(fā)技術基本成熟配套，瑪湖地區(qū)已成為新疆油田上產、實現(xiàn)“十四五”原油產量目標最現(xiàn)實的產能建設區(qū)塊[7]。

瑪湖砂礫巖致密油開發(fā)借鑒頁巖氣的開發(fā)模式，主體技術采用長水平井(1 200～2 000 m)、大規(guī)模體積壓裂(井口泵壓80 MPa)[8]。在水平井體積壓裂過程中，復雜井眼軌跡、大液量、大排量、高泵壓及多級壓裂作業(yè)使得井下套管處于苛刻的服役工況狀態(tài)。截止2018年，瑪湖地區(qū)套管損壞井的比例達到6.2%。套管損壞模式包括接頭螺紋斷裂、接箍縱向開裂、套管變形等[9-11]。因此，急需開展瑪湖地區(qū)套管損壞機理及主控因素研究，提出針對性的預防控制措施，為致密油氣藏的經濟、高效開發(fā)提供技術支撐。

1 接頭螺紋斷裂

瑪18井區(qū)多口井在鉆井下套管過程出現(xiàn)套管接頭斷裂。現(xiàn)場記錄顯示，油層套管下放至5 508 m位置后遇阻，上提過程鉆機大鉤懸重從1 354 kN陡降至385 kN，現(xiàn)場判斷套管斷裂。后期打撈過程，提出77根套管后發(fā)現(xiàn)套管外螺紋斷裂，其中魚頂?shù)奈恢迷?10.25 m，落魚長度4 697.7 m。接頭外螺紋斷口形貌如圖1所示?？梢?，接頭沿外螺紋消失端第3～5牙處斷裂，斷口具有瞬時斷裂特征。

圖1 瑪湖地區(qū)鉆井下套管過程接頭螺紋斷裂形貌

1.1 接頭斷裂機理

油田鉆井現(xiàn)場調研表明：接頭斷裂的套管采用P110鋼級、Φ127.0 mm×11.1 mm規(guī)格及API-LC螺紋扣型，接頭斷裂發(fā)生在井下直井段800～1 000 m位置。鉆井設計方案顯示，該井的井眼軌跡具有大三維、小間隙特征，采用小三開井身結構，如圖2所示。

圖2 瑪18井區(qū)鉆井設計的井眼軌跡示意圖

接頭螺紋斷口宏觀形貌觀察表明：接頭斷裂萌生于螺紋的根部，并從根部沿徑向向內部擴展，如圖3(a)所示。斷口特征SEM觀察表明：裂紋源區(qū)位于螺紋根部，斷口表現(xiàn)出裂紋萌生、穩(wěn)態(tài)擴展及瞬時斷裂特征，如圖3(b)所示。進一步觀察表明，在裂紋穩(wěn)態(tài)擴展區(qū)域形成疲勞輝紋特征，如圖3(c)所示。斷口觀察結果表明，接頭螺紋斷口具有典型疲勞損傷特征，屬于疲勞引起的斷裂失效。

圖3 接頭螺紋斷口形貌

現(xiàn)場下井記錄顯示，該井在下套管過程由于遇阻套管有多次上提-下放作業(yè)，統(tǒng)計的編號483到編號531套管在下井過程對應的上提-下放次數(shù)及大鉤載荷如圖4所示?？梢姡坠苋刖恢幂^深后，上提-下放次數(shù)明顯增加，最多時單根套管達到45次。統(tǒng)計結果表明，全井段套管的上提-下放次數(shù)累計超過1 000次。大鉤載荷顯示，隨套管入井深度增加，上提過程大鉤的拉伸載荷不斷增加，最大拉伸載荷達到1 370 kN。結合下放過程的壓縮載荷，套管在上提-下放過程承受交變的拉伸-壓縮載荷，反復多次的上提-下放作業(yè)造成入井套管的接頭螺紋承受低周疲勞載荷。

圖4 瑪18井區(qū)下套管過程上提-下放次數(shù)與對應的大鉤載荷變化曲線

斷口特征及現(xiàn)場作業(yè)記錄證實，瑪湖地區(qū)大三維、小間隙井眼軌跡中，下套管遇阻后反復多次上提-下放作業(yè)導致套管接頭螺紋疲勞斷裂。

小學語文教師在問題設置時要做好兩方面準備，既要對教材內容非常熟悉，也要了解學生的實際情況。小學學生的知識水平和理解能力是不一樣的，在教學過程問題的設置要符合大眾化要求，做好難度調節(jié)，避免只為尖子生設置問題的教學方式。

1.2 主控因素分析

拉-彎復合載荷作用下API短圓套管連接螺紋的應力分布規(guī)律研究表明[12]：井眼曲率(彎矩)對套管的連接強度和密封性能影響極大，隨著井眼曲率增加，接頭螺紋允許承受的軸向拉伸載荷明顯減小。注-采氣周期性作業(yè)工況下，套管柱尤其是接頭連接部位承受拉-壓交變載荷。全尺寸實物試驗結果表明[13]：套管接頭在拉伸載荷下未發(fā)生泄漏，但在承受壓縮載荷后再拉伸時易發(fā)生泄漏。拉-壓交變載荷下套管接頭的耐壓縮密封能力較低，多周次交變載荷循環(huán)后接頭的密封承載能力下降。可見，復雜交變載荷對套管接頭的連接強度和密封性能產量了明顯的影響，極易造成套管接頭的疲勞破壞。

API-LC長圓扣是套管接頭連接的常規(guī)扣型，其連接強度一般只有管體的70%左右，是套管柱中最薄弱的環(huán)節(jié)，現(xiàn)場80%的套管失效發(fā)生在套管接頭螺紋處[14]。因此，復雜載荷工況下API-LC長圓扣型接頭在服役過程存在安全隱患。利用有限元數(shù)值模擬和全尺寸實物試驗，對比研究了上提-下放作業(yè)過程API-LC長圓扣型與特殊螺紋扣型套管接頭的連接強度和疲勞壽命。在相同的拉伸或壓縮載荷下，特殊螺紋接頭的應力水平明顯低于長圓扣螺紋接頭。在拉-壓循環(huán)交變載荷下，特殊螺紋接頭的疲勞壽命約為普通長圓扣型接頭的6.9倍。

一、出去直接把倉庫門鎖上，再去叫人，這樣大家都知道小偷是丁主任而不是我，那么，哈哈——我的嫌疑洗清了，但是……但是……丁主任的前途也就毀了，說不定還成了階下囚。如若這樣，我是不是太狠毒了，我可是長輩，不能不顧及孩子的將來，而且這孩子平時待自己也不薄啊，他前幾天都不是說了嗎，如不是小偷，讓我回去看看老婆孩子。

2 接箍縱向開裂

接箍斷口SEM觀察表明：開裂的接箍發(fā)生沿晶界擴展的脆性斷裂，如圖6所示。能譜分析表明，斷口表面存在S、O元素，表明服役環(huán)境中存在腐蝕性介質，如圖7所示。

2.1 接箍開裂機理

連續(xù)管酸化壓裂過程接箍為P110鋼級，縱向開裂形貌如圖5所示。由圖5可見，接箍斷口觀察到放射狀形貌特征，靠近接箍內表面位置出現(xiàn)瞬時斷裂特征，表明開裂接箍的裂紋從外表面向內部擴展。

應力腐蝕開裂除了環(huán)境介質因素之外，還與材料的受力狀態(tài)相關。研究認為，材料應力腐蝕開裂存在最小臨界應力，即閾值應力(σth)，與此對應，材料斷裂存在臨界應力強度因子(KISSC)。只有當外加應力σ>σth時(或者材料的應力強度因子K>KISSC)，材料才會發(fā)生硫化氫應力腐蝕開裂。

圖5 瑪湖地區(qū)風南作業(yè)區(qū)接箍縱向開裂形貌特征

風南地區(qū)在酸化壓裂過程出現(xiàn)套管接箍縱向開裂?，F(xiàn)場調研表明：該井全井段井深4 088.7 m，其中垂深2 599.89 m，造斜井段2 000 m，水平段1 507.97 m，造斜率6°/30 m。采用二開井身結構，油層套管下深4 088.47 m，水泥固井返至離地面1 893.0 m?，F(xiàn)場報告顯示：落魚井深位置1 201.3 m，開裂接箍位于井身的環(huán)空自由井段。現(xiàn)場第10級酸化壓裂時套管壓力從67.0 MPa突然陡降至3.65 MPa，套管承壓范圍在14.0～70.0 MPa，初步判斷套管斷裂。

圖6 縱向開裂接箍斷口表面的SEM觀察

圖7 縱向斷裂接箍斷口表面成分的能譜分析(EDS)

飽和含水巖心樣品的三軸加載試驗表明：粉砂質泥巖樣品軸向、徑向變形明顯，表現(xiàn)出顯著的蠕變特征，如圖10所示。值得指出的是，初始狀態(tài)巖心樣品的抗壓強度為26.6 MPa，經過長期浸水、三軸加載后降低至19.8 MPa。

結合接箍斷口特征和現(xiàn)場壓裂施工作業(yè)工藝，在連續(xù)油管壓裂和含硫元素腐蝕介質的耦合作用下接箍沿縱向發(fā)生應力腐蝕開裂。

2.2 主控因素分析

應力腐蝕開裂的因素包括環(huán)境因素、材料因素及受力狀態(tài)，環(huán)境因素涉及介質種類、溫度等，材料因素包含成分、顯微組織、力學性能等。具體分析如下：

環(huán)境因素：含硫介質的濃度與應力腐蝕敏感性并不呈線性關系，在相同時間內，材料中氫滲透量隨H2S濃度的增加而增加。環(huán)境中的H2S濃度越大，材料的氫脆敏感性越大。而當H2S濃度達到一定值后，材料的氫脆敏感性又隨著H2S濃度的增加而降低。溫度與H2S在溶液中的溶解度密切相關。一方面當溫度升高時，H2S在水溶液中的溶解度降低，腐蝕能力減弱。另一方面，隨溫度升高，材料表面化學反應的速度加快，腐蝕反應的速率提高。研究表明，H2S應力腐蝕敏感性存在臨界溫度范圍，在臨界范圍內H2S應力腐蝕敏感性較大。

糞便樣本經高通量生物學信息分析，共得到15個菌門，相對豐度大于1%的門類見表2，其余相對豐度低于1%的門類見圖1。經分析可以得出：擬桿菌門、厚壁菌門為糞便細菌中的優(yōu)勢菌門，添加膨化秸稈生物發(fā)酵飼料的3個試驗組中厚壁菌門、螺旋體門的相對豐度都有所提高，擬桿菌門相對豐度有所下降。其中試驗2組中厚壁菌門、螺旋體門的相對豐度顯著高于其他三個組，且差異顯著（P＜0.05），擬桿菌門相對豐度顯著低于對照組、試驗3組且差異顯著（P＜0.05）。

用水效率標識 用水效率標識是加貼在用水器具上的一種信息標簽，是市場經濟條件下引導消費者選擇效率更高產品的制度安排。

材料因素：材料的強度提高，硫化氫應力腐蝕開裂的傾向增大。材料的強度與硬度密切相關。試驗結果表明，材料硬度值越大，硫化氫應力腐蝕開裂的臨界應力值越低、斷裂時間越短。化學成分中合金元素是影響材料硫化氫應力腐蝕敏感性最重要的因素。為提高材料的應力腐蝕性能，成分設計原則包含:1)雜質S、P及有害元素盡可能低，材料高度純凈化；2)考慮到鈍化膜的防腐作用，抗硫材料應基于低合金Cr-Mo系設計；3)控制材料基體中Mn元素含量；4)控制材料中C元素含量。顯微組織對材料硫化氫應力腐蝕性能影響明顯，調質后形成的回火索氏體組織為鐵素體基體上彌散分布細小的球狀碳化物，是一種平衡態(tài)組織，能夠顯著提高材料的硫化氫應力開裂抗力。

其中，若交互項CFAt-1×CDI的系數(shù)顯著為負，則表明該假設通過檢驗，即對處于相應生命周期的企業(yè)，碳信息披露會顯著緩解企業(yè)的融資約束。

1.會弱化政府對公共項目的控制力。城鎮(zhèn)綜合開發(fā)涉及的項目大多具有公共產品或準公共產品的性質，對社會發(fā)展和老百姓生活往往有較大影響，也正因為如此，城鎮(zhèn)公共產品和公共服務投資領域的開放是最晚，也是最緩慢的。過去，城鎮(zhèn)公共產品和公共服務投資大多是政府在做，雖然存在著資本有限、供給不足的問題，但是項目的控制權完全掌握在政府手中。城鎮(zhèn)綜合開發(fā)PPP模式雖然在一定程度上解決了資本供給不足、規(guī)劃與建設不專業(yè)、運營不規(guī)范等問題，但是卻在使政府對項目的控制力受到影響。

因此，接箍開裂主控因素包括連續(xù)管壓裂過程的內壓載荷、腐蝕性介質環(huán)境及材料的應力腐蝕抗力。在現(xiàn)場壓裂施工作業(yè)的基礎上，考慮材料抵抗應力腐蝕的性能，通過室內工況模擬試驗，評價接箍的適用性。

3 套管變形

3.1 套管變形機理

套管變形井段對應地層屬于克拉瑪依組，巖性為粉砂質泥巖夾泥巖薄層，泥質含量高，巖石礦物組成及元素含量見表1，巖石樣品及微觀組織如圖8所示。從表1可見，巖心樣品含有易于吸水膨脹的黏土礦物，對應的Ca、Al、O等元素含量較高。

表1 套管變形井段對應巖心樣品的礦物組成

圖8 瑪18井區(qū)套管變形井段巖心

恒溫浸水環(huán)境下，套管變形井段巖心樣品的水敏性試驗結果表明：粉砂質泥巖含水率明顯增加，恒溫浸水后含水率持續(xù)增大，浸水120 d后含水率從4.3%增加至15.5%。含水率增速初始快速增加，隨后趨于平緩，如圖9所示。

圖9 變形井段巖心樣品的含水率與浸水時間關系曲線

研究表明：氫誘導裂紋、應力腐蝕敏感性與其中S元素含量相關，S元素含量越低，氫致開裂和應力腐蝕敏感性越低。由于H2S及其電離形成的HS-和S2-在金屬表面具有極強的吸附性，阻滯了活性氫原子結合成氫分子逸出的過程，加速了氫原子向基體中擴散，在晶體的缺陷處聚集，顯著降低材料的塑性，增加了應力腐蝕開裂敏感性。

圖10 粉砂質泥巖樣品分級加載蠕變曲線

結合套管變形井段巖心樣品的礦物成分、水敏特性及三軸加載蠕變效應，粉砂質泥巖吸水膨脹后蠕變滑移是套管變形的主要原因。

巖石吸水蠕變誘發(fā)局部地層滑移情況下套管變形機理示意如圖11所示，從圖中可見，局部滑移地層界面發(fā)生錯動時，套管受到強烈的剪切作用，局部縮徑變形。研究結果表明：滑移地層發(fā)生錯動時，5 cm的裂縫錯動位移導致套管縮徑的變形量達到2.28 cm。

上述分析表明：載荷類型對套管接頭的連接強度、密封性能及壽命影響明顯，拉-壓交變載荷下，特殊螺紋接頭的疲勞壽命明顯優(yōu)于普通的長圓扣型接頭。因此，上提-下放作業(yè)過程，套管接頭螺紋斷裂的主控因素是拉-壓循環(huán)疲勞載荷及接頭的疲勞抗力。預防套管接頭斷裂應從提高接頭的抗疲勞斷裂性能入手，優(yōu)選套管接頭扣型。

圖11 吸水巖石膨脹誘發(fā)局部地層滑移錯動導致套管變形的機理示意

3.2 主控因素分析

分段壓裂過程，壓裂液進入吸水巖石層段或者層理弱面后，容易導致局部地層發(fā)生滑移。微地震測量結果表明：威遠地區(qū)套管變形井53.6%的變形點處于地層滑移或者層理弱面處，且地層傾角越大，套管發(fā)生剪切變形的風險越大[15]。數(shù)值分析結果顯示，地層與套管成正交時，地層滑移60 mm，套管變形為56.23 mm?？梢姡貙踊坪吞坠茏冃慰沽κ欠侄误w積壓裂過程套管變形的主控因素。

針對地層滑移引起的套管變形問題，李留偉等[16]提出在井眼軌跡設計階段避開地層滑移帶，或者順滑移地層的走向鉆井，避免地層滑移界面對套管剪切和外擠。李軍等[17]提出對套管變形風險段進行分段固井，在地層滑移較為顯著的位置采取注入高黏流體不固井的方式，可為局部地層滑移增加空間。

由于中西方的文化背景差異懸殊，在對歷史事件的翻譯過程中，可以采用注釋法，這是在哲學文本翻譯中通常會用到的基本英譯方法，對注釋法的合理運用，不僅能夠幫助外國讀者熟悉書中所涉及的人物、歷史背景等。注釋法，多用于對事物的意義、故事中心思想的解釋，在對孟子學說的翻譯過程中更是起到了至關重要的作用。由此可見，注釋法翻譯策略在《孟子》一書中的使用，不僅符合中國古典文獻的著錄要求，也能在翻譯過程中充分保全文化內容，準確表達書中的孟子思想。

由上文可知，缺乏財務管理的風險意識，導致了企業(yè)的管理出現(xiàn)了嚴重問題，因此，強化提升企業(yè)財務管理意識也是企業(yè)發(fā)展必不可少的部分，信息化的社會，網絡傳播速度飛快，各種資源都能相互借鑒，然而，財會管理因其對每個企業(yè)都具有針對性的特點，以及人才的稀缺，造成很多企業(yè)對財務管理并不重視，但是，企業(yè)的發(fā)展離不開財務，管理者要加強對其重視程度，依據(jù)財會報告妥善的對企業(yè)進行規(guī)劃，將財會管理滲透到整個企業(yè)中，確保當前財務情況能夠適應企業(yè)今后的發(fā)展，用財務管理來對其他管理方面進行監(jiān)督，并形成相互促進的局面，使得企業(yè)的經濟發(fā)展水平穩(wěn)步提升。

4 結 論

1)新疆油田瑪湖地區(qū)套管損壞的主要模式包括：鉆井下套管過程接頭螺紋斷裂、酸化壓裂過程接箍縱向開裂及分段體積壓裂過程套管變形。

2)鉆井下套管過程反復多次上提-下放作業(yè)引起套管接頭螺紋疲勞斷裂。酸化壓裂過程連續(xù)油管壓裂和環(huán)空腐蝕介質造成接箍沿縱向應力腐蝕開裂。分段壓裂過程，吸水膨脹的巖石蠕變誘發(fā)局部地層滑移，剪切及非均勻外擠載荷導致套管變形。

3)套管接頭螺紋斷裂的主控因素是拉-壓交變疲勞載荷、接頭螺紋的疲勞抗力，建議優(yōu)化井身結構、優(yōu)選接頭扣型。接箍縱向開裂的主控因素是連續(xù)管壓裂工藝、環(huán)空介質環(huán)境及接箍材料的應力腐蝕抗力，建議控制壓裂作業(yè)過程井口壓力、開展材料工況適用性評價。套管變形的主控因素是地層巖石屬性、套管的變形抗力，建議開展井筒一體化協(xié)調變形研究。

4)瑪湖地區(qū)套管損壞的預防需要結合現(xiàn)場的服役工況，基于套管損壞的機理和主控因素，從套管服役安全的技術需求出發(fā)，按照地質工程一體化的指導原則，保障井下服役管柱的結構完整。