[工學(xué)]第5講[第二章套管柱及注水泥設(shè)計]——套管柱載荷分析(編輯修改稿)
2025-02-15 08:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ???一般設(shè)計中是不予考慮出于安全浮力溫度變化引起的力碰后時產(chǎn)生的力摩擦力④其它附加拉力力③注水泥引起的附加應(yīng)應(yīng)力②套管彎曲引起的附加拉力①本身自重產(chǎn)生的軸向,... . . . . . . . . .（ 1）軸向載荷種類 自重產(chǎn)生的軸向拉力，是軸向應(yīng)力產(chǎn)生的基本原因。在井口最大。 教材P258 式 7— 7 API標(biāo)準(zhǔn)中套管的強(qiáng)度值是沒有考慮彎曲應(yīng)力的影響的，對于井眼上存在大的斜度或狗腿時，這樣由于彎曲的影響就增大了套管的軸向拉力。特別是在靠近扣處易形成裂縫損壞，故應(yīng)給予考慮。 教材 P259 式 7— 10 在深井或超井的注水泥過程中，由于注水泥漿量較大，故在水泥還未返出套鞋處時，將對套管柱產(chǎn)生一較大的附加軸向應(yīng)力。教材 P259 式 7— 11 其它的附加力。摩擦力一般認(rèn)為是與浮力相抵消的。而剩余的力由于計算復(fù)雜，有時難以預(yù)料，故一般用安全系數(shù)來進(jìn)行考慮。 軸向載荷及套管的抗拉強(qiáng)度 （ 1）軸向載荷種類 實際設(shè)計中，一般不考慮浮力對軸向載荷的作用，則設(shè)計結(jié)果偏于安全。 但在計算精度要求較高的情況下（如高溫高壓井），為了更好的發(fā)揮管材強(qiáng)度性能，此時往往不能簡單的給予忽略。 軸向載荷及套管的抗拉強(qiáng)度 （ 2）軸向載荷下套管抗拉強(qiáng)度 目前我國現(xiàn)場中所用的套管絕大多數(shù)為 API標(biāo)準(zhǔn)圓扣套管：扣為 V型，扣根與扣尖為圓孤形。 從 API的套管抗拉強(qiáng)度試驗和現(xiàn)場的實際可以看出，絕大部分套管的破壞形式是滑扣，特別是對于圓螺紋，本體拉斷的情況要比滑扣情況少的多。 所以一般在設(shè)計中，除了考慮套管的屈服強(qiáng)度外，還要考慮套管絲扣的連接強(qiáng)度。 值得注意的是， 在軸向載荷下，不僅存在連接強(qiáng)度的問題，而且還由于雙軸應(yīng)力效應(yīng)對抗內(nèi)壓、抗外壓強(qiáng)度都有影響，同時對套管絲扣的密封也有直接的影響。 外擠壓載荷及套管的抗擠強(qiáng)度 （ 1）外擠載荷種類 （假設(shè)管外水泥沒有凝固，管外是鉆井液） 一般情況下，外擠載荷按最危險的情況考慮，即按套管內(nèi)全部掏空來計算套管承受的外擠載荷。 ???????????????? 地質(zhì)構(gòu)造力的影響鹽巖層、膏巖等）；易流動的巖石擠壓力（；地層流體產(chǎn)生的靜壓力力；管外泥漿柱產(chǎn)生的靜壓外擠壓載荷及套管的抗擠強(qiáng)度 套管內(nèi)全掏空 載荷 井深 載荷 井深 套管內(nèi)載荷 套管外載荷 載荷 井深 有效載荷 套管內(nèi)液面 井身結(jié)構(gòu) 外擠壓載荷及套管的抗擠強(qiáng)度 （ 2）套管的 API抗擠強(qiáng)度 抗外擠強(qiáng)度是指擠毀套管試件需要的最大外擠壓力。套管受外擠作用時， 其破壞形式主要是喪失穩(wěn)定性而不是強(qiáng)度破壞。 失穩(wěn)后的套管被擠扁（輕者）或破裂，使鉆頭或其它井下工作不能通過，地層封隔遭到破壞，將被迫停鉆或停產(chǎn)，套管損壞嚴(yán)重者油氣井報廢。 套管抗擠強(qiáng)度取決于材料性能、橫截面的幾何形狀和套管所承受負(fù)荷的狀況。理論分析和實驗研究表明， 套管徑厚比 d / δ（外徑 /壁厚）較大時：失穩(wěn)破壞； 當(dāng)套管徑厚
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