套管鉆井中管柱優(yōu)化設計與強度評估.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)外應用情況表明，使用套管鉆井技術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。使用套管鉆井技術已成為降低鉆井成本的有效途徑，具有良好的發(fā)展和應用前景。
　　但是在實際生產(chǎn)中套管及其接箍被置于一種復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測模型，彎曲井段套管柱應力極限分析。在進行套管鉆井中套管柱受力分析的基礎上，建立相關的物理模型和數(shù)學模型。
　　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，為實物實驗模擬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)準備，從而可以更加準確

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性能，得到了屈服應力，拉伸強度等力學量。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力應變分布狀況，確定了應力應變的最大分布位置，并計算了螺紋的應力集中系數(shù)。
　　在實際生產(chǎn)中，本文研究的內(nèi)容為套管鉆