面向高温高压深井、页岩气水平井、复杂试油完井、在役天然气管道、水下油气装备和大型能源装备焊接结构的安全服役需求，构建了覆盖井筒设计评价、施工质量控制、服役状态监测、失效预警和寿命预测的完整技术体系。团队以油套管柱力学、管柱接头密封、井筒三维重构、多场耦合数值模拟和磁力应力检测为核心，将理论模型、现场质控设备、数字化软件平台和工程应用规范贯通起来，形成从单井管柱安全到管道与装备完整性管理的成套技术。该体系可识别套管磨损、腐蚀、变形、裂缝、接头密封退化和焊接薄弱区寿命衰减等关键风险，支撑复杂井安全完井、老井治理、管道在役检测和水下装备可靠性评价。在工程实施中，该方向强调“风险识别—参数设计—现场验证—标准固化”的闭环，把井筒力学安全、接头密封、套管损伤识别、管道应力检测和装备寿命预测统一到完整性管理框架内，既服务新井设计，也服务老井修复和在役装备延寿。

【核心技术突破】

复杂井油套管柱安全评价与控制：针对高温高压井、深层超深层井、致密油气水平井和页岩气分段压裂井中管柱载荷复杂、套管磨损严重、射孔段剩余强度不清和封隔器密封失效风险高等问题，建立套管强度、管柱强度、封隔器安全、入井质量控制、套管磨损程度与剩余强度、射孔段套管剩余强度、变截面封隔器管柱屈曲、试油与完井管柱冲蚀等评价方法。通过优化射孔方案、替液密度、油管扣型、管柱组合、压裂泵压和油套环空压力控制，实现试油、压裂、完井全过程的油套管柱安全可控。该方法把井深、井斜、温压、压裂制度和作业阶段纳入同一计算框架，可为复杂井施工前方案比选和施工中风险复核提供依据。

管柱接头动态密封评价与现场质控：针对油套管接头在振动、冲击、交变载荷和高压高温环境中密封性能退化的问题，建立动态载荷下管柱接头能量耗散模型，辨识接头振动特性参数与临界密封状态，形成动态载荷下接头密封性能评价方法。配套研制试油井下管柱载荷测试器、油套管液压管钳扭矩标定仪等现场质控设备，使接头上扣扭矩、密封余量和管柱载荷由经验控制转向可测、可算、可追溯控制。在现场应用中，质控数据可与设计参数和完井记录对应，便于形成接头密封质量档案，支撑后续井筒完整性追踪。

井筒三维重构与数字化完整性评价：利用MIT测井原始数据转换井筒内壁分层截面点云，结合井斜角、方位角和井眼轨迹实现截面点云与三维井眼轨迹绑定，构建真实井筒三维模型，精准描述套管变形、腐蚀、磨损、裂缝和局部异常。该技术与井筒视频可视化、通井性分析、腐蚀结果展示、漏失结果展示等平台功能结合，可为老井治理、套管修复、井筒完整性复核和数字孪生井筒建设提供数据底座。模型还能与修井作业、连续监测和井史数据联动，帮助判断异常来源，减少依靠单次测井解释造成的误判。

多尺度裂缝与多场耦合数值模拟：面向压裂缝网动态演化、强应力敏感、热采和复杂油气藏开发中的流固耦合难题，突破传统商业软件单向耦合和裂缝描述不足的限制，构建考虑多尺度裂缝动态演化的流-固-热-化多场耦合模拟框架，发展基于CFDM的流固双向全耦合算法。该方法可服务压裂方案优化、井筒载荷预测、管柱变形分析和复杂油气藏工程安全评价。通过与工程参数耦合，模拟结果可解释裂缝扩展、井壁应力扰动和管柱受载变化，为压裂和完井方案迭代提供量化依据。

在役管道磁力检测与应力反演：针对长输天然气管道、站场管汇及深水油气装备在外载、温度、腐蚀和服役历史共同作用下应力状态难以获取的问题，建立管线钢磁化曲线、磁化机制和磁-力学本构模型，形成以磁通量为核心参数的应力反演算法链，研制励磁与磁感应测试装置。该技术可用于管道应力集中识别、异常区段筛查和管道服役风险评价。该方法具有非开挖、可重复、适合在役检测的特点，可作为常规内检测和开挖验证的补充，提升管道完整性管理效率。

水下装备与焊接接头寿命预测：围绕石油炼化装备、长输油气管道、深水平台和水下装备的厚板多道焊结构，建立制造及服役过程对焊接接头力学性能影响的评价方法。通过原位评估、断裂损伤分析以及环境与力学因素协同劣化机理研究，预测焊接接头和关键薄弱区域剩余寿命，把井筒完整性评价拓展到能源装备完整性管理，为复杂服役环境下结构安全、维修决策和延寿改造提供依据。相关成果也可反向支撑井口、管汇和承压结构设计，使不同能源装备的完整性评价共享模型、数据和判据。

【成果支撑】

该方向已形成套管磨损程度及剩余强度分析软件、试油与完井管柱力学分析软件等2套核心软件，研制井下管柱载荷测试器、油套管液压管钳扭矩标定仪等2类设备；发表论文32篇，其中SCI收录4篇、EI收录5篇、中文核心5篇；获发明专利20件、软件著作权5件、企业标准2项，相关成果纳入SY/T 6581、SY/T 5710及中石油井完整性设计准则。成果获各类奖励7项，服务塔里木、大庆、长庆、新疆、川庆钻探等单位500余口复杂井，并拓展应用于多家企业和二十余个天然气管道工程。其中磁力耦合应力检测已在多家企业天然气管道工程中应用，井筒三维重构和管柱安全评价软件可为现场复核、事故分析和标准化设计提供可重复计算依据。

【应用前景】

深井超深井领域：可用于高温高压深井、深层超深层井和复杂试油完井的油套管柱安全设计、压裂参数控制和完井施工质量评价，降低套管损伤与密封失效风险。

非常规油气领域：适用于页岩气、致密油气和煤层气水平井分段压裂过程的管柱载荷预测、射孔段剩余强度评估和井筒数字化复核。

管道与水下装备领域：可服务长输天然气管道、站场管汇和水下油气装备的在役应力检测、异常区识别、剩余寿命预测和主动维护。

标准规范制定：可为井筒完整性设计、现场上扣质控、管柱安全评价和管道应力检测相关行业标准、企业标准制定提供理论依据与现场数据。