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《石油机械》2020,(8)
在大位移井、水平井和三维定向井的弯曲造斜段,由于井眼轨迹复杂,造成套管弯曲变形、扁化、严重磨损或磨穿,井下摩阻扭矩过高导致卡钻和断钻具等井下事故频发,出现了许多新的套管损坏问题。鉴于此,建立了弯曲套管力学模型,发现随着套管弯曲曲率增加,截面扁化程度加剧,套管抗挤强度降低。同时分析了复合磨损对套管抗挤强度的影响;在单尺寸月牙磨损理论假设的基础上,根据参与磨损的钻杆接头尺寸不同,建立了复合锐进型月牙磨损和复合钝进型月牙磨损两种几何模型;采用解析法计算了复合磨损情况下套管的抗挤强度;通过有限元模拟验证,发现在相同磨损深度下,复合月牙磨损与最小磨损半径单月牙磨损的套管抗挤强度十分接近,最大误差控制在5%以内,且误差随磨损深度的增加而减小。研究结果可为复杂井井眼轨迹设计提供参考。 相似文献
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在实际生产中,套管损坏时的挤毁压力与套管理论抗挤强度相差较大,这表明API规范的套管挤毁压力公式已不能满足实际生产的要求,而考虑套管缺陷的抗挤强度公式,使计算的准确度大幅度提高.目前,对于抗挤强度的研究均以套管呈原始状态、未发生任何变形为前提.但在套管下放后、未固井前,由于套管自由悬持于钻井液中,会受到自身重力、浮力和内外压力的共同作用,因此会发生轴向拉伸和径向压缩.此时套管的抗挤强度较原始状态发生了改变,通过计算可知径厚比较之原始值变大,由此得到考虑套管变形的新抗挤强度公式.新建公式的计算结果与试验结果更为接近,比API公式计算值准确度提高了30%. 相似文献
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目前弯曲井眼中套管抗挤强度计算时没有考虑井眼弯曲的影响,无法确保固完井作业及生产过程中套管的安全。为此,根据弹性力学理论建立了井眼曲率和不均匀外挤力综合影响下的套管抗外挤强度公式。直接建立三维的套管模型,模型长度取10倍的套管外径,在套管的一端施加约束,另一端加弯矩来模拟井眼的弯曲。计算结果表明,在井眼曲率较大时,弯曲井眼中大尺寸厚壁套管抗外挤强度下降较为明显;理论计算的抗外挤强度通常小于模拟值,按照理论设计的套管是偏安全的,但不均匀度较大时需考虑模型计算的误差是否满足要求。 相似文献
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套管在生产过程中,由于本身制造的缺陷,降低了套管的抗外挤强度。为了更好地描述套管在非均匀栽荷情况下套管强度计算模式,文章建立了套管在非均匀栽荷作用下力学模型。根据弹性力学理论推导出理想圆形套管抗挤强度模式,综合考虑了套管缺陷对套管抗挤强度的影响,结合算例得出若干结论,为研究高抗挤套管在非均匀载荷作用下的抗挤强度提供初步的理论依据。 相似文献
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中短半径水平井弯曲段套管剩余抗挤强度分析 总被引:3,自引:1,他引:2
为得到套管柱剩余抗挤强度与水平井弯曲段造斜率间的定量关系,采用理论推导和三维有限元模拟的方法,分析了3种不同外径尺寸的套管在弯曲荷载和外挤压力作用下的剩余抗挤强度。计算结果表明,弯曲作用产生的套管截面不圆度对套管剩余抗挤强度影响不大;套管柱剩余抗挤强度与水平井弯曲段造斜率问较好地符合二次反比例关系;在造井眼斜率相同时,套管柱剩余抗挤强度与套管柱的径厚比服从指数反比例分布关系。研究结果为中短半径水平井弯曲井段套管柱抗挤强度的设计提供参考依据。 相似文献
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套管水泥环刚度与强度对抗挤性能影响分析 总被引:2,自引:0,他引:2
油气井固井水泥环的作用就是减小和改善套管的受力状况,延长套管的使用寿命。套管水泥环组合体在一定的外挤压力作用下,均有可能进入屈服状态或发生强度破坏,而水泥环弹性模量、泊松比及其几何参数均表现为组合体刚度对抗挤性能的影响,所以在套管抗挤性能分析中,应该同时考虑组合体刚度以及套管、水泥环的强度对组合体抗挤性能的影响。文章根据厚壁筒弹塑性力学理论,建立了组合体刚度以及套管、水泥环强度对抗挤性能影响的控制方程,揭示了套管、水泥环强度及组合体刚度对抗挤性能的影响规律,得到套管水泥环组合体抗挤性能控制图。在均匀外挤压力作用下,套管、水泥环的强度将确定组合体抗挤性能的刚度控制区,在组合体刚度控制区内,水泥环对套管抗挤强度的提高程度取决于组合体刚度控制线斜率,在套管钢级和壁厚一定条件下,提高水泥环材料弹性模量,增大组合体刚度控制线斜率,可以提高套管水泥环组合体的抗挤性能。 相似文献
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套管钻井中套管管柱的旋转动力来自井口所施加的扭矩。讨论了在套管钻井中不同扭矩下扭转状态的确定方法,对应不同的扭矩,套管具有弹性、弹塑性和塑性三种不同的扭转状态;讨论了不同扭转状态下残余应力的分布情况,计算了在弹塑性扭转和塑性扭转情况下的平均残余应力,推导了考虑残余应力影响下的套管抗挤强度修正公式。算例分析结果显示,在发生弹塑性扭转的情况下残余应力使套管抗挤强度下降了0.033%,在保证管体不发生几何形状改变的条件下,可忽略残余应力对套管抗挤强度的影响。 相似文献
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非均匀载荷下预制孔参数对抗挤强度的影响 总被引:3,自引:3,他引:0
在建立泥岩蠕变非均匀外载模型的基础上,建立了三维有限元模型,根据弹塑性力学理论,借助有限元软件,计算了受非均匀外挤载荷作用下N80、P110钢级的预制孔管体的抗挤强度,分析了在非均匀我荷作用下不同孔密、孔径、相位、壁厚及钢级对其抗挤强度的影响程度,为预制孔参数的优化设计提供了依据。 相似文献
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非均匀载荷对高密射孔管抗挤强度的影响 总被引:6,自引:0,他引:6
在建立非均匀外载模型的基础上, 对N80射孔管进行了研究。依建立的三维有限元模型及弹塑性理论为基础,借助有限元软件,对射孔管体抗非均匀载荷能力进行了数值模拟。并依其非均匀载荷下的大位移特征和强度特征,分别定义了临界载荷和等效抗挤强度。同时分析了不同模型在相同不均匀系数、同一模型在不同的不均匀系数的情况下对等效抗挤强度的影响。结果表明,射孔管抗非均匀载荷的强度远远低于抗均匀载荷的强度,其中不均匀系数起着关键作用。有利于指导在非均匀载荷作用下射孔管的抗挤强度的设计,对分析套管变形损坏的机理提供了依据,有利于对套管损坏预防提出有效的方案。 相似文献