第二章 国内外主要套损成 因机理研究理论
2.4 “高压注水时 高压注水时砂岩垂向形变导致 导致油层部位套损”机理学说 套损” 高压注水时 导致 套损 基于对高压注水时砂岩的垂向形变特征和拉应力作用 下套管强度、性能的理论研究和计算，得出了高压注水时 砂岩层套管损坏的作用机理。在砂岩层段，由于高压注水 引起砂岩垂向膨胀，使套管承受附加拉应力，而附加应力 的增加使得套管抗挤毁强度降低，在平面差异应力作用下 使得套管受到剪切损坏。
孔隙压力变化 流体流动 流体存储空间变化 岩石变形
第二章 国内外主要套损成 因机理研究理论
区块间孔隙压力差异引发成片套损” 2.3 “区块间孔隙压力差异引发成片套损”机理学说 区块间孔隙压力差异引发成片套损 平面上不均衡注水及钻井调整往往造成有的区块处 于高孔隙压力状态、有的区块处于低孔隙压力状态，造 成区域间平面压力差异。高孔隙压力区有效地应力趋于 减小，低孔隙压力区有效地应力趋于减少，从而形成了 较大范围的差异应力场。在水平差异主应力的作用下， 标准层油页岩将发生较大规模滑动而引发套损。大庆萨 中地区共有6个成片套损区，都与区域间地层压力差异过 大有关。
套损原因分析方法
（之国内外主要套损成因机理研究理论） 之国内外主要套损成因机理研究理论）
第二章 国内外主要套损成 因机理研究理论
多年来关于套损方面的机理学说和研 究成果可谓是层出不穷、百家争鸣。国内 外许多油田经过一段时期开发，均出现过 大批油水井套管损坏现象。这里将对有关 国内外有关套损机理或学说进行一番概述。
式中，σ′为有效应力；σ为总应力；p为孔隙压力；c为抗张强度；)tgϕ 为内摩擦系数。
根据莫尔-库仑准则，考虑到孔隙压力的作用，饱和多孔岩石的抗剪强度可用下 式表示：
τ f = c + (σ − P )tgϕ
②
可见由于岩石中孔隙流体的存在而使岩石本身抗剪强度降低。对于砂岩油层而 言，注水、注聚会使孔隙压力增加，而流体孔隙压力越大，作用在岩石骨架上的有 效应力越小，岩石抗剪切强度就越低，油层发生局部滑动的可能性就越大，套管损 坏的危险性就越大。如果注入水沿裂缝浸入到泥岩或泥岩严重吸水造成憋压，则不 仅会使泥岩骨架的有效应力减少，而且会使泥岩内摩擦系数和内聚力大幅减小，使 得泥岩层抗剪切强度下降幅度更大，更容易发生剪切滑动导致套损。
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2.2“流固--耦合作用引发套损” 2.2 流固--耦合作用引发套损”机理学说 流固--耦合作用引发套损
顾名思义，流固耦合作用是指渗透性岩石中的流体与岩石骨架之间的相互 作用。岩石中流场或孔隙压力的改变，必然引起储层力学性质和应力场的改变， 而应力场的改变又会使流场特征发生进一步变化。当流体在岩石中流动时，孔 隙压力的改变即孔隙压力的增加或减小，将导致岩石骨架应力减小或增加，引 起地层的压实或膨胀，进而导致岩石的孔隙性和渗透性改变，使表征岩石孔隙 性和渗透性的参数--孔隙度和渗透率等参数增大或降低。石油套管的损坏变形 正是地下流体、地应力、岩体性质三个因素综合作研究理论
2.1“泥页岩‘浸水域’引发套损” 2.1 泥页岩‘浸水域’引发套损”机理学 泥页岩 说 该学说可表述为：在注水压力较高条件下，注入水可从 泥岩的原生微裂缝和节理浸入，也可沿砂泥岩界面处浸入。 对页岩而言，注入水通过管外窜槽沿其层理面浸入。当泥页 岩含水后，其抗剪强度和摩擦系数大幅度降低，而且由于泥 页岩中富含蒙脱石等吸水矿物，会使泥岩发生体积膨胀，此 时泥岩往往处于塑性状态，当具备一定倾角时便会发生塑性 流动或蠕动，从而对套管产生挤压，导致套管损坏。
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2.5 “注水条件下有效地应力减少导致套损”机理学说 注水条件下有效地应力减少导致套损” 注水条件下有效地应力减少导致套损
根据许多岩石力学研究者的研究，只要岩石中有连通的孔隙系统，对土力学中 已经证明的太沙基有效应力定律，岩石中也是适用的。太沙基有效应力定律的基本 公式为： σ′=σ − p ①