含伸缩管的超深高温高压气井完井测试管柱三维力学行为分析

摘要

提出了具有伸缩管的完井测试管柱三维有限元力学行为分析数值计算流程,并将其成功用于塔里木油田MJ4井完井测试管柱塑性变形分析。建立的管柱三维有限元模型中考虑了闭合距偏离、并考虑了油管-套管间摩擦接触。分析中考虑了坐封、压裂、放喷三种不同的施工阶段下管柱变形的情况。给出了上述模型在不同压力及温度载荷下的管柱变形及应力分布的数值解,主要包括:1)管柱变形沿全长的分布;2)管柱全长轴向力及Mises等效应力分布;3)伸缩管以下管柱段的变形、应力的大小与分布、及该部分管柱与套管之间的接触力和摩擦力的大小及分布。根据有限元数值计算结果,得到的结论包括以下3个部分:1)在坐封、压裂、放喷三种不同的施工阶段,伸缩管分开处的流体压力会引起比没有伸缩管时相应的轴向应力值更大的轴向应力;2)在给定的MJ4井结构设计及施工压力及温度载荷下,伸缩管以下管柱发生弹性屈曲;3)MJ4井封隔器水力锚下部锚固不佳,导致压裂载荷在油管柱上产生附加载荷,是致使油管柱发生塑性屈曲的因素之一。