防止套管变形的组合套管技术领域
本发明涉及石油、天然气等能源开采所用的钻井组合套管，尤其是指一种用于防
止井压裂时套管变形的组合套管，属于石油、天然气等能源开采钻完井领域。
背景技术
我国四川省长宁—威远页岩气区块在水力压裂时套管出现了不同程度的损坏，导
致压裂施工难度和成本增加，为后续作业和生产带来极大困难，造成单井产量低、井生命周
期短等问题，严重影响页岩气开发整体经济效益。随着非常规油气的快速发展，压裂技术是
非常规油气储层改造的主要手段，而压裂时常伴随着微地震发生，造成地层一定尺度的错
动，地层错动所产生的剪切力直接作用在套管上，套管发生塑性变形甚至发生破坏，最终导
致压裂施工无法继续进行。目前大部分压裂井特别是页岩气井的套管都是采用高强度单层
套管，都未能有效地防止套管变形的问题。由于套管变形，导致了储层水力压裂段数减少，
单井产量降低，不能取得良好的经济效益，阻碍非常规油气规模开采。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种防止套管变形的组合套管，以克服上述现有技术的
不足。通过在套管外套设纤维外套，使套管不易变形，解决了井压裂时套管变形的问题。
本发明提供的防止套管变形的组合套管包括至少一段套管单元，所述套管单元包
括：
套管；
接头，其连接于所述套管的一端；
纤维外套，其套设于所述套管外，所述纤维外套的一端固定于所述接头。
如上述的防止套管变形的组合套管，其中，所述纤维外套上具有多个孔眼，在所述
组合套管位于井筒内的状态下，所述组合套管与所述井筒之间形成的环空中的水泥浆能通
过多个所述孔眼渗入所述纤维外套与所述套管之间形成的环空，所述水泥浆与所述纤维外
套融为一体。
如上述的防止套管变形的组合套管，其中，所述接头连接于所述套管的顶端，沿所
述接头的外壁的圆周方向开设有至少一上凹槽和至少一下凹槽，所述下凹槽内能嵌设一卡
箍，所述卡箍能在所述接头的外部固定所述纤维外套。
如上述的防止套管变形的组合套管，其中，所述防止套管变形的组合套管包括多
段串联连接的所述套管单元，相邻的两段所述套管单元中，上方所述套管单元的所述套管
的底端连接于下方所述套管单元的所述接头，上方所述套管单元的所述纤维外套的下端通
过另一卡箍固定至下方所述套管单元的所述接头的上凹槽内。
如上述的防止套管变形的组合套管，其中，所述接头连接于所述套管的底端，沿所
述接头的外壁的圆周方向开设有至少一上凹槽和至少一下凹槽，所述上凹槽内能嵌设一卡
箍，所述卡箍能在所述接头的外部固定所述纤维外套。
如上述的防止套管变形的组合套管，其中，所述防止套管变形的组合套管包括多
段串联连接的所述套管单元，相邻的两段所述套管单元中，下方所述套管单元的所述套管
的顶端连接于上方所述套管单元的所述接头，下方所述套管单元的所述纤维外套的上端通
过另一卡箍固定至上方所述套管单元的所述接头的下凹槽内。
如上述的防止套管变形的组合套管，其中，所述接头与所述套管的一端之间为螺
纹连接。
如上述的防止套管变形的组合套管，其中，所述套管的外径为0.127米至0.245米。
如上述的防止套管变形的组合套管，其中，所述纤维外套的外径为0.152米至
0.280米。
如上述的防止套管变形的组合套管，其中，所述纤维外套由芳纶纤维或高强度碳
纤维材料制成。
本发明的特点及优点为：
本发明的防止套管变形的组合套管结构简单、设计新颖、安装工艺流程安全快速，
能有效地防止井压裂时套管变形，对套管保护效果明显，套管不易变形、损坏，合理地解决
了井压裂时套管变形的问题。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明工作状态示意图。
图3为本发明的接头的结构示意图。
附图符号说明：
1 套管
2 接头
21 上凹槽
22 下凹槽
3 纤维外套
4 卡箍
5 井壁
6 水泥浆
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发
明的具体实施方式：
如图1、图2所示，为了解决现有的油气井压裂，特别是页岩气井储层水力压裂时套
管易变形、易损坏的问题，本发明提供一种防止套管变形的组合套管，其包括至少一段套管
单元，套管单元包括：套管1；接头2，其连接于套管1的一端；纤维外套3，其套设于套管1外，
纤维外套3的一端固定于接头2。使用本发明的防止套管变形的组合套管时，将套设有纤维
外套3的套管1下入储层层理、裂缝和断层发育井段中，在固井过程中，水泥浆6渗过纤维外
套3，填满套管1与井壁5之间的环空，待水泥浆6固化后，纤维外套3与水泥浆6合为一体形成
水泥环，能够提高套管单元的强度。在压裂作业过程中，若层理、裂缝和断层发育地层发生
错动，所产生的剪切力作用于含有纤维的水泥环上，消耗因地层错动所产生的剪切力，从而
保护套管1不受损伤。本发明的防止套管变形的组合套管结构简单、设计新颖、安装工艺流
程安全快速，能有效地防止井压裂时套管变形，对套管保护效果明显，套管不易变形、损坏，
合理地解决了井压裂时套管变形的问题。
其中，纤维外套3上具有多个孔眼(图中未示)，在组合套管位于井筒内的状态下，
组合套管与井筒之间形成的环空中的水泥浆6能通过多个孔眼渗入纤维外套3与套管1之间
形成的环空，水泥浆6与纤维外套3融为一体。待水泥浆6固化后，纤维外套3与水泥浆6合为
一体形成水泥环，能够提高套管单元的强度。在压裂作业过程中，若层理、裂缝和断层发育
地层发生错动，所产生的剪切力作用于含有纤维的水泥环上，消耗因地层错动所产生的剪
切力，从而保护套管1不受损伤。
在一个可行的实施例中，如图3所示，接头2连接于套管1的顶端，沿接头2的外壁的
圆周方向开设有至少一上凹槽21和至少一下凹槽22，下凹槽22内能嵌设一卡箍4，卡箍4能
在接头2的外部固定纤维外套3。下凹槽22及其内部嵌设的卡箍4的数量可根据实际情况来
选择，例如均为两个，本发明对此不做限定。
进一步地，本发明的防止套管变形的组合套管包括多段串联连接的套管单元，相
邻的两段套管单元中，上方套管单元的套管1的底端连接于下方套管单元的接头2，上方套
管单元的纤维外套3的下端通过另一卡箍4固定至下方套管单元的接头2的上凹槽21内。在
固井的过程中，可根据实际情况选择套管单元的段数。
在又一个可行的实施例中，接头2连接于套管1的底端，沿接头2的外壁的圆周方向
开设有至少一上凹槽21和至少一下凹槽22，上凹槽21内能嵌设一卡箍4，卡箍4能在接头2的
外部固定纤维外套3。上凹槽21及其内部嵌设的卡箍4的数量可根据实际情况来选择，例如
均为两个，本发明对此不做限定。
进一步地，防止套管变形的组合套管包括多段串联连接的套管单元，相邻的两段
套管单元中，下方套管单元的套管1的顶端连接于上方套管单元的接头2，下方套管单元的
纤维外套3的上端通过另一卡箍4固定至上方套管单元的接头2的下凹槽22内。在固井的过
程中，可根据实际情况选择套管单元的段数。
其中，接头2与套管1的一端之间为螺纹连接。本发明对此连接方式不做限定。
在一个可行的实施例中，套管1的外径为0.127米至0.245米(即5英寸至9.625英
寸)，纤维外套3的外径为0.152米至0.280米(即6英寸至11英寸)。套管1的外径可根据井筒
的内径进行选择，而纤维外套3的外径进一步根据套管1的外径进行选择。
具体地，纤维外套3由芳纶纤维或高强度碳纤维材料制成。在压裂作业过程中，若
层理、裂缝和断层发育地层发生错动，所产生的剪切力作用于含有芳纶纤维或高强度碳纤
维材料制成的水泥环上，由于高强度纤维的抗拉强度是P110钢级石油钢管抗拉强度的10倍
以上，能够消耗因地层错动所产生的剪切力，从而保护套管不受损伤。所述高强度纤维为芳
纶纤维或高强度碳纤维。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何
本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应
属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应
用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项
组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。