深井射孔段套管可靠性分析

摘要

近年来在深井油田开发中射孔层段套管损坏井的数目呈现上升趋势,影响了套管设计强度和完井及生产的安全可靠性,已经成为一个不容忽视的问题.本文以APIP110套管实际尺寸为例,利用有限元软件ANSYS建立套管-水泥环-地层三维有限元模型,模拟计算深井状态下套管受力,获得了不同射孔面积和射孔密度时套管在外挤压力作用下的最大Mises应力,采用蒙特卡罗法(Monte-Carlo method),分析了输入随机变量对套管可靠性的影响.研究结果表明:由于孔眼附近的应力集中区的存在,明显影响了射孔套管的抗挤压强度;在当外挤压力不变时,套管Mises应力随着射孔面积增加而增加;套管剩余强度随着射孔密度增加而减小;并通过数值模拟计算结果回归出Mises破坏失效准则条件下的套管有效应力与射孔面积射孔密度之间的计算公式,为深井套管柱的设计、计算奠定了理论基础.