章娅菲，窦益华，祁珊珊

(西安石油大学机械工程学院, 陕西 西安 710065)

石油套管是用于支撑油、气井井壁的钢管，是保证钻井和完井后整个油井正常运行的生命线。然而，水泥环缺陷、偏心或胶结不好均会影响套管的承载能力。对于强度较低、流变性较大的泥岩、盐岩地层，泥岩吸水软化后，地层的非均布载荷更易影响到套管安全[1-2]。在页岩地层尤其是水平井压裂过程中，套管变形也是最棘手的问题之一[3]。大庆、中原、江汉、胜利、华北、塔里木等油田都发生过套管挤毁事件，造成了巨大的经济损失。

在钻井工程中，套管与井眼之间一般都有特定的匹配关系，理想状态下水泥环的厚度为常数，但实际上随着井下温度与压力的变化，套管、水泥石环、井眼之间的匹配关系经常发生变化，偏离设计工况[4]。当井下压力降低时，水泥石环与套管壁变形不协调，形成微环隙，造成气窜通道[5]。当井下温度降低时，水泥石环与套管体积收缩量不一致，也会形成微环隙，造成气窜通道[6]。自从固井注水泥作业实施以来，气窜就一直是困扰固井作业的一大难题。据估计，大约有25%的井在完井过程中存在气窜。一旦发生气窜，即使花费大量的人力物力，也很难修复到原有的层间封固状态。

为有效解决套管因地应力改变而导致的变形问题，并改善套管与水泥石环间的气窜风险，作者利用具有超弹体积形变能力的纳米流控能量吸收/转换系统[7-8]，设计了一种弹性套管保护套，研究了所包覆的纳米流控能量吸收/转换系统配方的选取方法。……