套管柱失效分析及性能提高措施研究

摘要

石油套管在钻井以及油田后期开采过程中起着非常重要的作用，使用不当将会导致套管发生各种形式的失效。套管的抗挤毁性能作为套管的主要性能，起着维持套管稳定性的重要作用。现在常规采用API套管强度计算方法进行套管强度计算，结果是保守的，并不能正确反映套管的强度差异。因此，需要建立一种能反映套管强度参数统计特性的计算方法。基于此，本文重点对套管的加工工艺、套管的抗挤毁性能和套管柱的设计进行研究，完成的工作包括： (1) 改进套管加工工艺，包括提高套管管坯质量和螺纹的加工精度、提高套管喷漆质量，从而提升套管质量。 (2) 在对各种套管抗挤强度计算方法进行对比研究的基础上，提出了在几何缺陷、轴向载荷和非均匀载荷作用下套管抗外挤强度的计算模型，提出了套管在复合载荷作用下的强度计算模型；利用有限元分析软件对套管的抗外挤强度计算公式进行了对比验证。 (3) 在不同井况和套管类型的条件下，推导出了套管强度的三轴应力计算模型，根据改进的等安全系数法，提出套管柱强度设计的理论与方法，即首先按抗挤强度选择套管，然后通过抗拉和抗内压强度对套管强度进行校核，由此选出符合要求的套管。如果抗拉或抗内压强度不满足安全要求，需要重新选择套管进行抗挤强度设计。在套管柱设计的基础上，应用Visual Basic 软件编制相应的套管柱设计应用软件，该软件操作简单。

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