本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜井筒條件下油層套管外擠載荷與失效分析

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【摘要】：在復(fù)雜井筒條件下,地應(yīng)力的加載以及分布是非常復(fù)雜的,導(dǎo)致了套管所受的外擠載荷復(fù)雜多變,進(jìn)而造成套管的損壞失效。本文總結(jié)分析了復(fù)雜井筒條件外擠載荷類型,并且對比API抗擠公式與均勻和非均勻地應(yīng)力下套管外擠力理論公式,分析不同計(jì)算方法之間的差別,總結(jié)了影響套管外擠力的因素,并且從水泥環(huán)對套管外擠載荷卸載作用入手進(jìn)行研究,為后期套管強(qiáng)度校核提供參考,從而保障套管在復(fù)雜載荷作用下的安全,延長套管的壽命。論文主要開展的工作及研究成果如下:(1)通過對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析,總結(jié)影響套管強(qiáng)度和水泥環(huán)卸載作用的因素,并且分析了國內(nèi)外套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)的區(qū)別、復(fù)雜井筒條件油層套管所受外擠載荷,以及各種外擠載荷產(chǎn)生的原因及影響因素。(2)分析了套管外擠力的計(jì)算方法,包括API抗擠強(qiáng)度以及均勻地應(yīng)力下有水泥環(huán)和無水泥環(huán)兩種情況下套管外擠強(qiáng)度的計(jì)算方法,從而得出水泥環(huán)對套管外擠載荷卸載作用的影響因素,為后面具體分析水泥環(huán)的卸載作用提供依據(jù)。(3)通過對比套管API抗擠強(qiáng)度計(jì)算公式,總結(jié)分析了非均布地應(yīng)力下套管受力模型,包括單向徑向力學(xué)模型、雙向徑向力學(xué)模型、復(fù)合力學(xué)模型以及套管在彎矩、外擠與剪切作用下強(qiáng)度模型,通過實(shí)例計(jì)算表明在非均布應(yīng)力等復(fù)雜載荷下,套管抗擠強(qiáng)度大幅度降低。(4)采用有限元的方法建立均勻地應(yīng)力條件下地層-水泥環(huán)-套管受力模型,結(jié)合有水泥環(huán)時套管外擠力計(jì)算公式,分析得出地層泊松比、彈性模量,水泥環(huán)的泊松比、彈性模量、厚度、水泥環(huán)缺陷以及套管居中度在均勻地應(yīng)力條件下對套管強(qiáng)度以及水泥環(huán)卸載的影響規(guī)律。(5)建立非均布載荷以及剪切載荷有限元受力模型,結(jié)合復(fù)合載荷下套管抗擠強(qiáng)度公式,對比有水泥環(huán)條件和無水泥環(huán)條件套管抗擠強(qiáng)度影響規(guī)律,包括地層非均勻程度、套管居中度、套管尺寸以及水泥環(huán)厚度等影響因素,并且分析水泥環(huán)對套管剪切載荷的影響。(6)現(xiàn)場套管失效分析。調(diào)研川渝地區(qū)套管失效情況,針對套管擠毀、剪切等失效情況,選取典型的套管損壞失效的井,結(jié)合前面的公式及有限元分析理論與結(jié)果,對套管失效的原因進(jìn)行分析。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE931.2

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本文編號：1280248