套管鉆井中管柱優(yōu)化設(shè)計與強度評估.pdf

1、套管是石油天然氣井施工、生產(chǎn)必不可少的三大管柱之一。套管鉆井技術(shù)的出現(xiàn)，使套管柱取代了鉆桿柱向井底鉆頭傳遞機械能量和水利能量。國內(nèi)外應(yīng)用情況表明，使用套管鉆井技術(shù)可直接提高鉆井效率、降低壓力激動、改善水力清洗井眼狀況、有利于維持井壁穩(wěn)定，同時還能節(jié)約鉆井成本。使用套管鉆井技術(shù)已成為降低鉆井成本的有效途徑，具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。
　　但是在實際生產(chǎn)中套管及其接箍被置于一種復(fù)雜的動載作用的工況下，它們抗疲勞失效能力的高低將直接影響

2、到套管鉆井的成敗。
　　本文首先開展了對套管鉆井套管柱屈曲和彎曲行為研究，包括直井段套管柱屈曲的臨界載荷預(yù)測模型，彎曲井段套管柱應(yīng)力極限分析。在進行套管鉆井中套管柱受力分析的基礎(chǔ)上，建立相關(guān)的物理模型和數(shù)學(xué)模型。
　　接下來對套管鉆井套管外表面磨損缺陷評價及管柱剩余強度分析。確定套管鉆井鉆至一定深度或完鉆后套管外表面磨損缺陷，為實物實驗?zāi)M含有外表面缺陷的套管的抗擠、抗拉、抗內(nèi)壓等性能作必要的理論、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，從而可以更加準(zhǔn)確

3、地確定套管鉆井完鉆后套管的剩余壽命，還可以確定給定套管和作業(yè)參數(shù)條件下，套管柱的安全可鉆深度。
　　最后對套管鉆井螺紋及管柱疲勞損傷及疲勞壽命預(yù)測研究。采用J55套管材料，制各了螺紋幾何相似試件，測試了材料的基本力學(xué)性能，得到了屈服應(yīng)力，拉伸強度等力學(xué)量。用彈塑性有限元方法計算了管道的螺紋螺牙和螺距間的彈塑性應(yīng)力應(yīng)變分布狀況，確定了應(yīng)力應(yīng)變的最大分布位置，并計算了螺紋的應(yīng)力集中系數(shù)。
　　在實際生產(chǎn)中，本文研究的內(nèi)容為套管鉆