预应力固井工艺技术优点及必要性
一、预应力固井技术：
预应力固井概念:预应力固井就是给套管施加一定强度的拉应力，使套管在此状态下被水泥凝结，当温度升高时，就可抵消一部分套管受热产生的压应力。

从而提高套管的耐温极限，减缓或避免注蒸汽造成的套管破坏。

预应力固井技术是国内外稠油开采普遍采用的技术。

由于注蒸汽热采，随着温度变化，套管内的应力亦反复变化，致使本体与螺纹联结受到破坏。

在中原内蒙油田稠油开采条件下，油层套管所受热应力都在550Mpa以上，所施加的预应力就是要部分抵消注蒸汽后套管所产生的巨大热应力（压应力），保持套管处于弹性受力范围内，而不发生塑性变形而损坏。

管柱由于温度变化其压缩应力是2.482Mpa/℃,应力计算的经验公式如下:
σ压=2.482ΔT;
式中:σ压-----因温度增加形成的压应力,Mpa；
ΔT——增加的温度，℃
现在国内胜利油田、辽河油田和新疆油田均采用一次地锚提拉预应力固井技术。

二、稠油热采井预应力固井优点及必要性
注蒸汽热采是开发稠油的主要手段，在注蒸汽井中，套管需要承受300--350℃的高温，而N80套管允许的温度变化只有222℃，P110套管允许温度变化值为305℃。

在干度较高的情况下，井底温度更高，特别是油层部位的套管直接裸露在热蒸汽中，严重影响套管寿命。

温度引起轴向载荷以及形成弯曲破坏是套管柱方面的主要问题，温升超过套管的耐温极限就能使套管产生弯曲变形及错断。

解决方法是应尽可能保持管外水泥返地面。

在套管选择方面，使用具有较大拉力强度的梯形螺纹，同时采用预应力固井施工。

另外，套管受热伸长，在套管与水泥石之间产生间隙，破坏水泥环质量，形成窜槽段，致使地层封隔不严，增大热损失，加剧套管损坏，严重降低油井的使用寿命，并会影响稠油产量，增加油田成本。

应用预应力固井技术可以减缓套管的损坏速度，延长油井的使用寿命，提高稠油产量。

所以预应力固井技术是稠油热采中必不可少的关键技术。

预应力可抵抗高温的变化，减少热应力及套管的蠕动（由于套管和水泥环受热膨胀率不同，套管变形大时易对水泥环造成破坏，形成窜槽），保护套管和水泥环不受破坏。

河南油田泌
浅67区块2004年至2005年投产88口井，其中预应力施工43口，没有进行预应力施工的45口井，2010年时已有52口井出现套管错断和窜槽，没有进行预应力施工的井套损率达71.1%。

三、预应力计算方法
1、计算条件
井深500m，套管钢级P110，套管规格φ177.8mm ×9.19mm，屈服强度Y=376.5t,注气温度300℃，钻井液密度 1.15g/cm3，水泥浆密度
1.95g/cm3，水泥返至地面.
2、高温产生的最大热应力
P max=E•C•Q max=1.76×9.80665×104×12.1×10-6×270=563.5M Pa
弹性模数：E=1.76×9.80665×104MPa
膨胀系数：C=12.1×10-6m/m℃
最大温升：Q max=300℃
3、套管产生的最小预应力
ΔP = P max-A•Y=563.5-0.64×789.0=58.54 M Pa
套管强度降低系数：A=0.64
套管屈服应力：Y= Y/S=376.5×1000/48.66/9.8=789.0 M Pa
4、预应力值:P=ΔP×S=58.54×48.66/100=28.5t
5、套管在井内自重
M=(q•L-(S•L•ρ/10))/1000=(38.69×500-(48.66*500*1.15/10)/1000 =16.5(t)
q---单位长度重量kg/m
L—套管长度m
S—横截面积cm2
ρ—井内液体密度g/cm3
6、井口悬重(最小值)
P=28.5+16.5 =45(t)
除去自重，实际预拉力为：28.5吨。

7、套管伸长
△L=105P•L/E/S=100000*28.5*500/(2.1×9.80665×107)/48.66 =0.142m=14.2cm。