对称载荷作用下的套管抗挤能力分析

根据油田套管损坏情况,建立了轴对称载荷作用下的套管内力计算模型,利用能量法和曲杆理论,分析研究了3种对称载荷作用下的中厚壁套管抗挤能力,给出了理想套管抗挤强度和套管屈曲临界挤毁压力的计算公式。理论分析结果与有限元计算结果的对比证明了临界挤毁压力的计算公式可靠,载荷的集中程度与抗挤毁能力成正比。     

水泥约束石油套管抗挤能力的计算方法

按水力外压考虑的石油套管抗挤能力计算方法，不符合实际情况，实际上套管承受着复杂载荷。本文对套管受非均匀载荷的变形问题进行了探讨，提出了水泥约束套管抗挤能力的计算方法，给出了计算套管变形的力学模型。实例计算表明。这种计算方法符合实际情况。     

水泥约束石油套管抗挤能力的计算方法

按水力外压考虑的石油套管抗挤能力计算方法，不符合实际情况，实际上套管承受着复杂载荷，本文对套管受非均匀载荷的变形问题进行了探讨，提出了水泥约束套管抗挤能力的计算方法，给出计算套管变形的力学模型，实例计算表明，这种计算方法符合实际情况。     

基于能量平衡方法的套管抗挤规律分析

根据套管受到外挤载荷时的受力和变形特点,将套管变形分为弹性和塑性变形两个阶段,建立套管弹、塑性变形受力计算模型,利用能量平衡方程推导出套管抗挤强度计算公式,分析初始椭圆度、屈服强度和径厚比对套管抗挤强度的影响。通过对6根V140套管进行室内全尺寸试验和三维有限元数值模拟计算得到其抗挤毁强度,并与计算结果进行对比。结果表明:利用能量平衡方程推导的套管抗挤强度计算公式与试验、ISO/TR104002007(E)标准和有限元计算结果相比具有很高的精度,可以满足工程需求;初始椭圆度和径厚比越大,套管抗挤强度越小;屈服应力越大,套管抗挤强度越大。     

套管抗挤强度分析及计算

为提高套管挤毁压力预测精度,应用统计方法对213根套管全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析,研究了外径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响。分析结果表明,径厚比、屈服强度是套管抗挤强度的主要因素,不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布。利用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和残余应力的不同位置组合进行了模拟分析。结果表明,数值相同的外径不圆度、壁厚不均度及平均残余应力组合不同时,套管的挤毁压力相差很大。最后提出了一个套管抗挤强度计算公式,计算简单,精度可满足工程要求。     

射孔对套管抗挤强度影响

为了搞清不同射孔方式对套管强度的影响,确定合理的布孔方案,提高套管抗挤强度.以射孔管发生失稳的临界外载条件,利用变断面刚度的管体与变断面刚度的压杆有相似的挠曲微分方程,以及相同的边界,连续条件,利用杆管相似理论定量确定套管射孔后的抗挤强度的变化,并推导出不同射孔布孔方式下,射孔对套管抗挤强度影响的计算方法.根据以上公式计算套管抗挤强度与试验对比,相对误差最大为6.9%,最小为0.24%,采用该方法可以计算出生产套管的抗挤强度,绘制套管强度图版,从而根据油田地下的实际情况,优选不同钢级的套管和射孔布孔方式,这对指导生产具有重要意义.     

射孔套管剩余抗挤能力分析

套管射孔后其抗挤能力将有所降低。建立了射孔段套管弹性抗挤性能分析控制的一般方程 ,并利用摄动理论给出了射孔套管弹性抗挤能力系数的一般计算公式。利用弹塑性有限元方法确定了孔口附近塑性区随射孔套管的外压增加的变化规律 ,并给出了确定射孔套管抗挤能力的计算方法。研究结果表明 ,孔眼附近的应力集中所引起的塑性区的存在 ,明显影响了射孔套管的抗挤强度。与弹性分析结果比较 ,弹塑性分析结果更接近实验值。孔眼的形状对射孔套管抗挤能力有直接影响。长轴在环向的椭圆形孔眼的套管抗挤能力降低得最少 ,方形孔眼的降低得最多。在孔眼形状相同的情况下 ,孔眼面积增大 ,射孔套管的抗挤能力降低。当射孔密度小于 2 0孔 /m时 ,无论采用何种布孔方式 ,除方形孔眼外 ,套管抗挤能力的降低均不会超过 4 % ;大于 2 0孔 /m时 ,射孔参数对套管抗挤能力的影响明显增加     

射孔套管剩余抗挤能力分析

套管射孔后其抗挤能力将有所降低。建立了射孔段套管弹性抗挤性能分析控制的一般方程,并利用摄动理论给出了射孔套管弹性抗挤能力系数的一般计算公式。利用弹塑性有限元方法确定了孔口附近塑性区随射孔套管的外压增加的变化规律,并给出了确定射孔套管抗挤能力的计算方法。研究结果表明,孔眼附近的应力集中所引起的塑性区的存在,明显影响了射孔套管的抗挤强度。与弹性分析结果比较,弹塑性分析结果更接近实验值。孔眼的形状对射孔套管抗挤能力有直接影响。长轴在环向的椭圆形孔眼的套管抗挤能力降低得最少,方形孔眼的降低得最多。在孔眼形状相同的情况下,孔眼面积增大,射孔套管的抗挤能力降低。当射孔密度小于20孔／m时,无论采用何种布孔方式,除方形孔眼外,套管抗挤能力的降低均不会超过4％;大于20孔／m时,射孔参数对套管抗挤能力的影响明显增加。     

内壁椭圆度对高钢级套管挤毁变形的影响试验

用ISO/TR10400:2007(E)标准计算套管抗挤强度的KT公式中未考虑套管内壁初始椭圆度及其跳跃性的影响,且提供的套管抗挤毁强度数据主要为M65、T95、H40和非调质N80钢材的,更高钢级和含铬材料的试验数据几乎为零,使得高钢级套管抗挤强度与试验值出现了偏差。通过室内全尺寸试验研究高钢级套管壁厚不均度和内、外椭圆度等参数对套管抗挤强度的影响,并利用试验数据对KT公式进行修正,对比修正前后计算结果与试验值间的误差。研究结果表明:修正后的KT公式具有较高的计算精度,可以满足工程需要;内、外椭圆度对高钢级套管抗挤强度影响具有耦合作用,在制造过程中要严格控制椭圆度及其跳跃性,建议制订相应的套管内壁椭圆度控制规范。     

油气井套管侧向屈曲分析与井下加强工具探讨

针对油气井套管挤毁的研究多局限于强度分析,忽视了套管侧向稳定性问题。除小直径或特厚壁的套管外,常用套管的失效形式应属于失稳损坏。基于外压作用下套管侧向屈曲机制,分别采用API标准和圆筒屈曲分析的方法,计算套管侧向屈曲的临界压力。另外,对减小套管计算长度的井下加强工具进行探讨和设计。结果表明:套管纵向长度对侧向屈曲的临界压力具有重要影响;若把套管的计算长度减小到某一范围,可有效地提高套管的抗失稳能力。结果为提高套管抗失稳能力提供了一种新途径,可作为完井后高挤毁风险套管的加强补救措施。     

套管抗挤强度统计分析研究

针对美国石油协会的套管抗挤强度计算公式与实测套管挤毁压力差距较大的问题,利用统计学方法,详细分析了套管实物挤毁试验检测数据,得到了各因素影响套管抗挤强度的定量指标.研究表明,套管抗挤强度主要由径厚比决定;套管计算屈服外压和失稳外压等其他参数及其交互作用对套管的抗挤强度也有显著影响;套管外径和壁厚数据的变异系数比外径不圆度和壁厚不均度对套管抗挤强度的影响更显著.最后给出了套管抗挤强度统计计算公式,为生产厂和用户提供了预测套管抗挤强度的简单实用的计算方法.     

小参数高阶项对射孔段套管屈曲摄动解的影响

采用摄动法求解射孔套管的屈曲临界压力时,一般仅取小参数ε的一次项,忽略其高阶项必然对计算结果产生一定的影响。针对此问题,建立了考虑小参数二阶项影响的射孔段套管弹性屈曲近似控制方程,给出了含有ε2项影响的射孔段套管屈曲问题摄动解的一般形式;分析了小参数变化时,ε2项对射孔段套管抗挤能力系数的影响。数值计算结果表明,计算孔眼的轴向最大尺寸、布孔格式和孔密度发生变化对小参数及射孔段套管抗挤能力都有直接的影响。当计算孔眼的轴向最大尺寸小于30mm、孔密度小于40孔/m时,仅考虑ε一次项可以给出满意的结果,而不必考虑小参数高阶项的影响。     

小参数高阶项对射孔段套管屈曲摄动解的影响

采用摄动法求解射孔套管的屈曲临界压力时,一般仅取小参数ε的一次项,忽略其高阶项必然对计算结果产生一定的影响。针对此问题,建立了考虑小参数二阶项影响的射孔段套管弹性屈曲近似控制方程,给出了含有ε^2项影响的射孔段套管屈曲问题摄动解的一般形式;分析了小参数变化时,ε^2项对射孔段套管抗挤能力系数的影响。数值计算结果表明,计算孔眼的轴向最大尺寸、布孔格式和孔密度发生变化对小参数及射孔段套管抗挤能力都有直接的影响。当计算孔眼的轴向最大尺寸小于30mm、孔密度小于40孔／m时,仅考虑ε一次项可以给出满意的结果,而不必考虑小参数高阶项的影响。     

大口径瓦斯抽排钻孔套管稳定性分析

为了研究大口径抽排钻孔套管的稳定性,在总结套管抗挤强度计算方法的基础上,分析了地层流体压力、固管质量、表土层沉降、爆破震动及巷道开挖引起的围岩次生应力等因素对大口径瓦斯抽排钻孔套管的稳定性的影响.结果表明:表土层沉降产生的负摩阻力增加了套管轴向应力,进而减小了套管的抗挤强度;爆破震动产生的应力波的衰减特性与套管距炮心的...     

关于套管柱三轴抗挤强度设计问题的讨论

重点讨论了我国套管柱强度设计方法新标准中存在的一个主要问题，即三轴抗挤强度设计中轴向应力计算问题。证明了正确做法应该是用压力面积法计算真实轴向力。文章还给出了真实轴向应力、有效轴向应力和虚应力三者之间内在联系的关系式，以及应用三轴应力强度理论进行抗挤设计的正确公式，对进一步解决套管柱强度设计问题提出了建议。     

影响套管挤压强度的主要因素

对影响套管极限外压的主要因素：径厚比、变壁厚、初始椭圆率和材料机械性质等进行了分析和计算机，阐述了套管抗挤设计中的若干基本概念，并从理论上解释了有关公式中的若干系数，对套管抗挤计算提出了一些建议，其理论分析和计算方法可供实际使用。     

影响套管挤压强度的主要因素

对影响套管极限外压的主要因素：径厚比、变壁厚、初始椭圆率和材料机械性质等进行了分析和计算．阐述了套管抗挤设计中的若干基本概念，并从理论上解释了有关公式中的若干系数，对套管抗挤计算提出了一些建议；其理论分析和计算方法可供实际使用．     

深井套管抗挤强度分析及计算

根据弯曲梁理论,建立了套管柱受非均布外挤压力作用的力学模型;并应用解超静定问题的正则方程和力法准则对该力学模型进行求解,得到了在非均布外挤压力作用下套管圆周上的弯矩、剪力、轴力、应力和位移的分布规律。计算表明,在非均布外挤压力作用下,套管抗挤毁强度大大降低。该力学模型不仅可以解释深井套管挤毁机理,而且可以改进深井套管抗挤强度设计。     

斜直井段套管-水泥环组合系统受力特性分析

为分析斜直井条件下套管-水泥环-地层组合系统的受力特性,将地层主应力通过坐标变换转换到井眼轴线与垂直于井眼轴线平面所确定的坐标系上,将变换后的应力张量进行分解,得到3个新的应力张量,以3个新应力张量为边界条件建立相应的线性方程组,并计算地层主应力3种条件下斜直井中系统各接触表面的应力分布,对比不同井斜角条件下的应力分布规律。结果表明:地层3个主应力大小关系不同时得到的斜直井下套管-水泥环界面的径向接触应力随井斜角的变化规律不同,在某些地层下水平井的套管抗外挤能力大于同等条件下直井的套管抗外挤能力,而在另一些地层下直井的套管抗外挤能力大于同等条件下水平井的套管抗外挤能力。     

宝钢抗挤毁套管产品的技术特征

基于套管挤毁的传统理论,从合金设计、织构设计、强韧化机制和管柱设计等方面介绍了宝钢超高抗挤、抗挤抗硫和抗挤耐热等抗挤系列套管的技术特点.以晶粒细化、析出相强化和织构优化等角度研究了套管的抗挤毁机制,提出了抗挤抗硫套管在硫化氢腐蚀介质中的三个阶段的腐蚀行为以及抗挤耐热套管的抗挤强度的预测模型.