地層和水泥環(huán)聯(lián)合作用下套管柱外載荷計算及強度分析.pdf

1、目前國內(nèi)外各個油田套管損壞問題日益嚴(yán)重,已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)亟待解決的難題。要實現(xiàn)安全鉆進,必須有完整的井筒,井筒系統(tǒng)主要由套管柱、水泥環(huán)和地層組成,而通過套管損壞機理的分析可以得出套管損壞問題實質(zhì)是套管損壞力學(xué)計算與判定問題,因此對地層-水泥環(huán)-套管系統(tǒng)的載荷計算和強度理論研究刻不容緩。本文在已有理論的基礎(chǔ)上主要做了以下內(nèi)容:
　　 對均勻和非均勻地應(yīng)力下套管外擠力理論公式進行了分析,得到了套管外擠力的影響因素。建立了包含接觸的

2、計算套管外擠力的有限元模型,模型中包括了影響套管外擠力的十二種因素。將有限元算法的計算結(jié)果與理論公式結(jié)果進行對比,吻合度較好,為井筒完整性的研究和套管損壞的判定提供一定的參考。
　　 應(yīng)用本文計算套管外擠力的有限元方法,通過改變影響套管外擠力大小的因素,分析了水泥環(huán)的彈性模量和泊松比對套管外擠力的影響規(guī)律,水泥環(huán)的厚度對套管外擠力的影響規(guī)律,地層的彈性模量和泊松比對套管外擠力的影響規(guī)律,地應(yīng)力不均勻程度對套管外擠力的影響規(guī)律。<

3、br>　　 對套管抗擠強度的理論公式進行了分析,得到了套管抗擠強度的影響因素。應(yīng)用有限元軟件ANSYS模擬套管受力,得到得到了套管內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律,套管上Von Mises應(yīng)力最大點出現(xiàn)在套管內(nèi)壁上,因此可以通過研究套管內(nèi)壁上的應(yīng)力大小來分析套管的抗擠強度。改變影響套管內(nèi)應(yīng)力大小的因素,通過計算套管內(nèi)壁上應(yīng)力的大小,分析了地層的彈性模量和泊松比對套管抗擠強度的影響規(guī)律,地應(yīng)力不均勻程度對套管抗擠強度的影響規(guī)律,水泥環(huán)彈性模量、泊松比和水