非均匀地应力下套管偏心对套管抗挤强度的影响

摘要

针对西部油田盐膏层套管变形造成的钻头遇阻问题，认为在非均匀地应力条件下套管位置偏心(在井眼内不居中)造成的非均匀复杂应力是造成这一问题的核心。建立了计算实际井眼中套管轴线空间位置的力学模型，给出了偏心距矢量的具体定义和计算模型，建立了油井中套管在井眼中的受力变形的“套管-水泥环-地层”有限元模型，分析了套管偏心对套管内壁最大应力的影响规律，绘制了套管偏心对套管内壁最大应力影响的等值线图，回归了套管偏心与套管最大应力关系的计算公式。结果表明，套管偏心问题在所难免。非均匀地应力下，在最大地应力方向，套管偏心距越大，套管抵抗非均匀载荷能力越强;在最小地应力方向，套管偏心距越大，套管越容易挤毁。因套管偏心造成的应力增量可能超过22MPa，其对应于新疆某区块0.08g/cm3的钻井液密度下降量(5000m井深)，基于这一结果的该区块最终钻井液密度应保持在1.35 g/cm3以上，并已被实践所验证。