蒸汽吞吐是稠油油田开发的最基本生产措施,热采井在开采过程中注入高温蒸汽,因此生产环境比普通井更加恶劣,承受的应力也更复杂,相比在稀油工况中,其在耐用性方面的表现更差。蒸汽在套管中流动,释放大量的热量,导致套管发生形变,但在水泥的束缚下难以自由的伸长,由此形成压应力,其大小和温度增幅呈正相关关系,一旦温度达到某一水平,压应力就会高于材料的屈服极限,套管因此而发生损坏。套损是影响油田生和经济效益的重要因素。因此,开展套管优化设计和管材优选是保证稠油热采井安全生产的重要保证。首先,基于现场资料统计,从损坏形式、套损位置、注汽参数、注汽轮次和出砂情况等方面对新疆油田红003井区稠油热采的套损失效因素进行了分析。结果表明,缩颈变形和错断是套管破损的主要形式,蒸汽吞吐轮次影响较大,提高套管综合性能是降低套损的重要技术手段。其次,通过金相、高温拉伸、冲击和硬度等试验方法,对HSN80Q、BG80H、TP90H和80SH四种套管材料成份和力学性能分析对比发现,80SH套管管材屈强比最小为0.805;270℃高温下,80SH套管的均匀延伸率最高为10.2%;80SH套管冲击功纵向大于150J,横向大于100J,管体及接箍材料在-60℃-20℃区间没有明显的脆化;在高温条件下,80SH套管管材较其他三管材应力降低程度更小。再通过热模拟、上卸扣、恒位移、气密封和拉伸失效试验方法对全尺寸套管进行了综合性能评价。结果表明在内压16MPa和拉伸-压缩循环载荷500MPa下仅有Φ177.8mm×8.05mm 80SH套管通过该试验,且可以承受注汽压力41MPa,主要原因是80SH接箍采用了内平型设计,通过外螺纹端部挤压接箍台肩,产生辅助密封效果。再次,采用预应力固井技术对80SH套管管体的应力和应变进行了分析,结果表明,在实际施加预应力值时应综合考虑套管以及水泥环的力学性能,不同约束情况下,套管管体最大应力和最大应变一般出现在约束位置处。现场试验表明,试验井经过3-7轮次注汽-采油生产服役,优选出的热采套管结构尺寸基本正常,试验井中局部井段出现毫米量级的轻微变形;与常规热采井相比,试验井局部井段的套管变形量明显减小,且试验井套管壁厚由9.19mm变为8.05mm后依旧能够在安全范围服役,在保证套管服役质量前提下节约了管材,降低了开采成本,提高了稠油热采井的经济效益。