复杂井筒条件下油层套管外挤载荷与失效分析

发布时间：2017-12-11 23:07

  本文关键词：复杂井筒条件下油层套管外挤载荷与失效分析

  更多相关文章： 复杂井筒 油层套管 水泥环 非均布载荷 抗挤强度 卸载

【摘要】：在复杂井筒条件下,地应力的加载以及分布是非常复杂的,导致了套管所受的外挤载荷复杂多变,进而造成套管的损坏失效。本文总结分析了复杂井筒条件外挤载荷类型,并且对比API抗挤公式与均匀和非均匀地应力下套管外挤力理论公式,分析不同计算方法之间的差别,总结了影响套管外挤力的因素,并且从水泥环对套管外挤载荷卸载作用入手进行研究,为后期套管强度校核提供参考,从而保障套管在复杂载荷作用下的安全,延长套管的寿命。论文主要开展的工作及研究成果如下:(1)通过对国内外研究现状的分析,总结影响套管强度和水泥环卸载作用的因素,并且分析了国内外套管强度设计的区别、复杂井筒条件油层套管所受外挤载荷,以及各种外挤载荷产生的原因及影响因素。(2)分析了套管外挤力的计算方法,包括API抗挤强度以及均匀地应力下有水泥环和无水泥环两种情况下套管外挤强度的计算方法,从而得出水泥环对套管外挤载荷卸载作用的影响因素,为后面具体分析水泥环的卸载作用提供依据。(3)通过对比套管API抗挤强度计算公式,总结分析了非均布地应力下套管受力模型,包括单向径向力学模型、双向径向力学模型、复合力学模型以及套管在弯矩、外挤与剪切作用下强度模型,通过实例计算表明在非均布应力等复杂载荷下,套管抗挤强度大幅度降低。(4)采用有限元的方法建立均匀地应力条件下地层-水泥环-套管受力模型,结合有水泥环时套管外挤力计算公式,分析得出地层泊松比、弹性模量,水泥环的泊松比、弹性模量、厚度、水泥环缺陷以及套管居中度在均匀地应力条件下对套管强度以及水泥环卸载的影响规律。(5)建立非均布载荷以及剪切载荷有限元受力模型,结合复合载荷下套管抗挤强度公式,对比有水泥环条件和无水泥环条件套管抗挤强度影响规律,包括地层非均匀程度、套管居中度、套管尺寸以及水泥环厚度等影响因素,并且分析水泥环对套管剪切载荷的影响。(6)现场套管失效分析。调研川渝地区套管失效情况,针对套管挤毁、剪切等失效情况,选取典型的套管损坏失效的井,结合前面的公式及有限元分析理论与结果,对套管失效的原因进行分析。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE931.2

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本文编号：1280248