吴亮亮，周家祥，张 旭，吴永超，安盛岳

（天津钢管制造有限公司，天津 300301）

我国页岩气储层较深，开发技术难度较大。页岩气的开发主要采用水平井，井垂深根据具体地质条件不同（通常为2 500～4 000 m，水平段在2 000 m 左右），通常分20 级左右压裂，单段长度70 m左右。在水平井多级体积压裂过程中，发现油层套管套损严重［1-4］。压裂施工过程中，井口压力通常在90 MPa 以下，井底压力在110 MPa 以下，井眼摩阻10～20 MPa，每段压裂时间预计3 h，压裂液用量在2 000 m3左右，支撑剂用量100～120 t。此类工况条件有可能会引起生产套管疲劳失效［5］。因此在高压力、大排量、长周期、循环压力的复杂服役工况下，研究分析套管的抗内压、抗疲劳性能及抗挤毁性能，对页岩气井分段压裂的工艺制定、过程优化、降低套损具有很重要的指导意义［6-9］。

1 试验方案

试验选取套管钢级为TP110T，规格为Φ139.70 mm×12.34 mm，钢种选择Cr-Mo 系低合金钢。TP110T 套管性能要求见表1。

表1 TP110T 套管性能要求

（1）循环水压试验。测量样管试验前后的尺寸，进行对比分析。样管长度3 m，循环水压试验压力90 MPa，循环27 次，保压时间5 min。

（2）抗挤毁试验。在同一根管体上取长度为2.5 m 的样管，测量其尺寸，并进行压溃试验，评价其抗挤毁能力。

（3）残余应力。根据ISO/TR 10400—2007《石油和天然气工业 套管、油管、钻杆和作为套管或油管使用的管线管的性能用公式和计算》，用开槽法计算残余应力σ：

式中 E ——弹性模量，取2.069×105MPa；

t ——壁厚平均值，mm；

μ ——泊松比，取0.30；

CG前，CG后——开槽前、后CG 外径，mm。

在压溃试样的一端截取长度为350 mm 样管，测量样管尺寸，沿纵向锯开，计算得到残余应力为117.68 MPa。样管残余应力测量及开槽如图1 所示。……