套管尺寸的选定及井身结构设计是钻井的重要环节之一，需要重视套管的安全性能、完井要求和井的运行及寿命要求。为满足CO2地质储存的工艺需求，需要根据不同的储层类型、储存量等确定合理的完井套管尺寸，而后选定表层套、管技术套管尺寸。
CO2溶于水后对套管具有极强的腐蚀性，为避免CO2地质储存井中套管腐蚀损坏导致储存失败，需要选取具有强抗CO2腐蚀的材质套管（冯蓓等，2010）。
（一）套管柱设计
套管柱设计原则是经济安全，根据套管柱在井下的工况，建立套管强度与套管柱受力之间的平衡关系，确保安全第一，在盐岩层、腐蚀环境等恶劣条件下，需要按照套管柱在井下最危险的工况确定受力大小，合理设计套管柱强度（王建学等，2006）。
CO2地质储存井需要更为精确的设计，考虑复合载荷作用处套管强度的变化。射孔完井能很好地对CO2地质储层进行灌注和监测，因此CO2地质储存井推荐使用射孔完井。射孔对套管强度和使用寿命有一定的影响，应选用优质套管。
（二）套管管材选择
CO2溶于水后对金属材料有极强的腐蚀性，在相同的pH值下，它对钢铁的腐蚀比盐酸还严重。CO2在水介质中能引起钢铁迅速的全面腐蚀和严重的局部腐蚀.CO2腐蚀典型的特征是呈现局部的点蚀、癣状腐蚀和台面状腐蚀，台面状腐蚀是最严重的一种情况，它使管道和设备发生腐蚀失效，并造成严重的经济损失和社会后果。因此在对CO2地质储存工程套管设计时，为保证钻井安全和使用寿命，在CO2地质储存目的层套管材质需要具有较好抗CO2腐蚀能力（李珣，2005）。
CO2的腐蚀破坏往往是由局部腐蚀造成的，在含CO2的介质中，腐蚀产物或其他的生成物膜在钢铁表面不同的区域覆盖度不同，不同覆盖度的区域之间形成了具有很强自催化特性的腐蚀电偶或闭塞电池。CO2的局部腐蚀就是这种腐蚀电偶作用的结果。
CO2腐蚀受到众多因素的影响，概括起来主要可分为两大类。一是环境因素，主要包括CO2分压，介质温度，水介质矿化度，pH 值，水溶液中
许多研究人员已经建立了在大多数不同条件下.CO2分压和腐蚀速率之间的关系。当CO2分压大于0.21MPa时，通常表示将发生腐蚀，并且腐蚀速率随CO2分压增加而增大。因此，在进行CO2地质储存时，CO2是处于液态或超临界状态，井内套管和井下工具处在极易腐蚀的环境中。
尽管现在钢材的性能得到不断的发展，但是对CO2耐腐蚀性能的改善还是十分有限的，开发具有较好的耐CO2腐蚀材质的油套管居然是国内外的热点问题。为了降低CO2腐蚀产生的破坏，需要对套管管材进行合理的选择。图6-2是对比不同材质套管CO2腐蚀结果，其中13Cr材质的腐蚀速率低于其他材质套管，具有一定的抗CO2腐蚀效果，如在内蒙古鄂尔多斯施工的神华CCS项目中神注1井，目的层采用的套管纲级材质为TP110-SUP13Cr（胡丽华等，201l）。
（三）固井水泥
CO2对固井水泥也存在着一定的腐蚀性，它的腐蚀作用主要为H2CO3渗入到水泥石中与水泥石水化产物发生不同的化学反应、产生不同的化学物质，最终导致水泥石的微观结构发生变化，进而破坏油井水泥石的抗压强度和渗透率，使得套管的受力状况恶化，降低使用寿命。据国外一些报道，受CO2腐蚀，在许多地热井中的固井套管周围水泥几乎消失，套管损坏严重。因此，针对CO2地质储存固井水泥需要具有良好的防CO2腐蚀性能，才能保证工程的使用寿命（孙富全等，2007）。
图6-2 不同材质套管CO2腐蚀结果对比
（a)N80;（b)1Cr;（c)3Cr;（d)13Cr
神华CCS示范项目中神注1井和中神监1井均采用了防腐蚀外掺料BCE-750S，并分别从水泥石的腐蚀深度、渗透率、抗压强度方面对BCE-750S的防腐蚀性能开展了室内评价。结果表明，BCE-750S水泥浆具有显著的防CO2腐蚀能力，将BCE 750S按40％～60％的比例外掺到油井水泥中，可有效提高水泥石对CO2的防腐蚀能力，降低腐蚀深度和渗透率，使抗压强度提高50％以上（汤少兵等.2011；万伟等，2009）。