套管磨损的研究进展

套管磨损在深井、超深井、大位移井和水平井的钻井和修井期间是一个不容忽视的问题,引起套管柱磨损的因素很多,本文着重概述了钻杆柱的旋转及起下钻、井壁狗腿严重度和泥浆成分等几种主要影响因素;指出套管磨损的主要形式是月牙型磨损,介绍了月牙型磨损对套管的抗挤毁、抗内压强度的影响,并提出了两种磨损预测公式以及减少套管磨损的措施．     

套管防磨措施研究进展

在大位移井、大斜度井、水平井和深井钻井中,或者在狗腿严重度较大的井段,或者在技术套管下入后的长裸眼钻井过程中,常常出现套管磨损问题。由此而诱发的套管抗挤强度和抗内压强度降低问题制约了油井的后续完井测试作业的顺利进行,影响了油井寿命,严重时还会导致某段油井报废和整口油井报废。国内外学者研究了许多措施来减缓套管磨损问题。通过对这些措施的原理进行研究,为油田作业选用和科学研究提供借鉴。敷焊耐磨带的效果明显,操作方便,是深井钻井、大位移井钻井和大斜度钻井中重点推广的技术。     

复杂井况下油井套管柱的系统可靠性计算

考虑到套管几何尺寸和力学性能参数的随机性,采用Monte-Carlo方法模拟得到套管强度的随机分布规律.建立套管柱8种不同失效形式的极限状态方程,给出套管强度和载荷均为正态分布时的可靠度计算公式.依据套管柱沿井深方向上的结构、强度及载倚差异将其离散为多个基本单元,利用可靠度计算公式对套管柱基本单元与整体的可靠度进行定量计算,分析不同井深下套管柱的可靠性影响冈素和主要失效形式的发生概率.结果表明,影响套管可靠度的主要因素是套管抗挤强度和外挤载荷,套管失效形式以挤毁为主.     

影响套管磨损的因素、磨损预测及剩余强度分析

钻井过程中,技术套管的磨损是普遍存在的问题,越来越得到人们的重视。本文简要介绍了钻井期间影响套管磨损的主要因素：钻杆与套管的接触力、狗腿严重度、泥浆成分和套管钢级;介绍了套管磨损的预测方法;介绍了套管磨损对其剩余强度的影响.     

影响套管磨损的因素、磨损预测及剩余强度分析

钻井过程中,技术套管的磨损是普遍存在的问题,越来越得到人们的重视。本文简要介绍了钻井期间影响套管磨损的主要因素:钻杆与套管的接触力、狗腿严重度、泥浆成分和套管钢级;介绍了套管磨损的预测方法;介绍了套管磨损对其剩余强度的影响.     

卡瓦内悬挂管柱弹性承载能力与计算

在油井特别是深井和超深井的套管柱设计中，对卡瓦内悬挂管柱承载能力进行分析是十分重要的。提出了一种解析计算方法，将管柱视为薄壳，分别按照第三强度理论和第四强度理论计算了卡瓦内管柱的弹性承载力能力，并用有限元方法和原尺寸套管的实际试验分别对该方法进行了验证。     

深井套管抗挤强度分析及计算

根据弯曲梁理论,建立了套管柱受非均布外挤压力作用的力学模型;并应用解超静定问题的正则方程和力法准则对该力学模型进行求解,得到了在非均布外挤压力作用下套管圆周上的弯矩、剪力、轴力、应力和位移的分布规律。计算表明,在非均布外挤压力作用下,套管抗挤毁强度大大降低。该力学模型不仅可以解释深井套管挤毁机理,而且可以改进深井套管抗挤强度设计。     

油基泥浆中P110套管磨损机理和耐磨性能

固井后的技术套管与旋转的钻杆接头在一定正压力下接触导致不同程度的磨损,磨损后套管抗挤毁和抗内压强度降低,威胁油气井的安全。为计算井下套管磨损深度和磨损套管的剩余强度,确定减少套管磨损的有效措施,在油基泥浆中进行了P110套管的磨损实验,测量了不同磨损时间、转速和正压力下套管的磨损效率和摩擦系数。通过套管磨损表面形貌分析,确定了套管磨损机理。油基泥浆中P110套管的磨损效率和正压力和转速成正比,磨损效率在2~4×10-131/Pa之间。各转速下套管表面的磨损机理基本相同,黏着磨损、犁沟和疲劳磨损同时发生。正压力对套管表面磨损机理的影响有较大,低接触力下套管表面磨粒和犁沟磨损同时存在,高正压力下主要发生黏着和犁沟磨损。不同转速和正压力作用下,P110套管主要发生了黏着磨损,采用基于粘着磨损机理的磨损效率模型预测井下套管的磨损程度是可行的。     

水泥环对套管抗内压强度的影响研究

通过有限元模拟,计算分析了水泥环对套管的抗内压强度影响。得出有水泥环保护下,磨损套管的剩余抗内压强度变化规律。同时,对水泥环缺失条件下进行有限元计算。分析水泥环缺失一定角度时对套管抗内压强度的影响,得出水泥环在缺失不同角度时套管剩余抗内压强度的变化规律。通过分析发现水泥环缺失一定角度产生应力的集中,套管抗内压强度会比无水泥环保护时更低,若此时套管同时发生磨损,对套管强度和井控安全影响巨大。     

超深井下套管新技术探索

影响我国深井超深井的技术难点是多方面的，特别是在新的区块钻第一口探井时，由于地质上不确定因素较多．井下复杂情况也较多，工程技术上也存在较多的难点需要解决。在此我们对深井、超深井油套管选择与管件设计，固井完井方面的关键技术作以探讨。     

大斜度井中套管磨损机理研究

针对套管在大斜度井中的磨损失效,首先开展了套管的磨损实验研究,根据Dawson 和White 提出的基于能 量损失的线性磨损模型以及本文的实验数据,获得了钻杆接头与套管的磨损系数。建立了钻杆接头与套管磨损机理 研究的有限元模型,通过任意拉格朗日欧拉自适应网格划分,在数值模拟过程中可以对套管磨损的节点进行“实时 调整”,并对网格单元做光滑处理,不断更新钻柱接头与套管的接触关系,对钻进过程中套管磨损机理进行了研究。在 磨损后套管结构形状研究的基础上,开展了套管剩余抗挤强度的数值模拟研究,得到了套管的最大磨损深度随时间的 变化关系,建立了套管剩余抗挤强度与最大磨损深度的关系,进而可以预测套管在某一累积磨损时间内套管的最大磨 损深度和套管的剩余强度,为磨损套管的安全性评价提供了理论依据。     

卡瓦内悬挂管柱弹性承载能力与计算

在油井特别是深井和超深井的套管柱设计中,对卡瓦内悬挂管柱承载能力进行分析是十分重要的。提出了一种解析计算方法,将管柱视为薄壳,分别按照第三强度理论和第四强度理论计算了卡瓦内管柱的弹性承载能力,并用有限元方法和原尺寸套管的实物试验分别对该方法进行了验证。结果表明,解析计算结果与有限元计算结果和实测结果比较吻合,这种解析方法可以作为卡瓦内管柱弹性承载能力的计算公式。     

套管柱井口提拉力计算方法

套管柱井口提拉力的大小,直接影响井内悬空段套管和井口装置的受力,对此,国内外已发表多篇论文,但考虑的因素都不够全面,也较为保守．本文通过对影响井内悬空段套管受力状态各主要因素的分析,根据直立管柱稳定性理论和强度理论,把悬空段套管柱分成受拉段和受压段,推导出了井口提拉力的计算式．分析表明,温度变化对套管柱提拉力的影响举足轻重,地基沉降不容忽视．     

高抗挤套管磨损后的外压失效行为分析

采用Abaqus软件,通过有限元模拟分析方法,按照月牙形磨损模型,对我国深井、超深井中广泛使用的140 ksi(965 kPa)钢级Φ244.5 mm×11.99 mm、110 ksi(758 kPa)钢级Φ339.7 mm×12.19 mm和Φ244.5 mm×11.99 mm等3种高抗挤套管在0到70%之间不同磨损率下的挤毁失效行为和挤毁强度变化规律进行了分析,得到了不同磨损率下套管的挤毁失效类型和挤毁强度数据。研究发现磨损在改变套管几何形状的同时,也使套管的挤毁失效行为发生了变化,从而使其剩余挤毁强度值的计算变得复杂。原本为塑性挤毁的Φ244.5 mm×11.99 mm110 ksi(758 kPa)套管在磨损后转变为以弹性失稳为主;原本为过渡挤毁的Φ244.5 mm×11.99 mm140 ksi(965 kPa)套管,当磨损率小于50%时,其挤毁失效类型为过渡挤毁,当磨损率大于50%时,其挤毁失效类型转变为弹性失稳;原本为弹性挤毁的Φ339.7 mm×12.19 mm110 ksi(758 kPa)套管在磨损后依然为弹性挤毁,但磨损加剧了其结构的不稳定。3种套管磨损后的剩余挤毁强度都低于原本失效模式下的挤毁强度值。     

影响套管挤压强度的主要因素

对影响套管极限外压的主要因素：径厚比、变壁厚、初始椭圆率和材料机械性质等进行了分析和计算机，阐述了套管抗挤设计中的若干基本概念，并从理论上解释了有关公式中的若干系数，对套管抗挤计算提出了一些建议，其理论分析和计算方法可供实际使用。     

关于套管柱三轴抗挤强度设计问题的讨论

重点讨论了我国套管柱强度设计方法新标准中存在的一个主要问题，即三轴抗挤强度设计中轴向应力计算问题。证明了正确做法应该是用压力面积法计算真实轴向力。文章还给出了真实轴向应力、有效轴向应力和虚应力三者之间内在联系的关系式，以及应用三轴应力强度理论进行抗挤设计的正确公式，对进一步解决套管柱强度设计问题提出了建议。     

套管抗挤强度统计分析研究

针对美国石油协会的套管抗挤强度计算公式与实测套管挤毁压力差距较大的问题,利用统计学方法,详细分析了套管实物挤毁试验检测数据,得到了各因素影响套管抗挤强度的定量指标.研究表明,套管抗挤强度主要由径厚比决定;套管计算屈服外压和失稳外压等其他参数及其交互作用对套管的抗挤强度也有显著影响;套管外径和壁厚数据的变异系数比外径不圆度和壁厚不均度对套管抗挤强度的影响更显著.最后给出了套管抗挤强度统计计算公式,为生产厂和用户提供了预测套管抗挤强度的简单实用的计算方法.     

影响套管挤压强度的主要因素

对影响套管极限外压的主要因素：径厚比、变壁厚、初始椭圆率和材料机械性质等进行了分析和计算．阐述了套管抗挤设计中的若干基本概念，并从理论上解释了有关公式中的若干系数，对套管抗挤计算提出了一些建议；其理论分析和计算方法可供实际使用．     

套管柱井口提拉力计算方法

套管柱井口提拉力的大小，直接影响井内悬空段套管和井口装置的受力，对此，另内外已发表多篇论文，但考虑的因素都不够全面，也较为保守。分析表明，温度变化对套管柱提拉力的影响举足轻重，地基沉降不容忽视。     

轴向载荷对套管螺纹连接应力的影响分析

针对深井和大位移井中套管存在很大的轴向拉伸和压缩载荷的情况,采用有限元方法对套管柱中最薄弱的螺纹接头部分进行了分析计算,研究了API长圆螺纹套管在轴向拉、压载荷作用下,螺牙面的接触压力和应力分布规律,结果表明:API长圆螺纹套管接头最大接触压力出现在公扣的根部,并且前4扣的接触压力和应力较大,最有可能发生粘扣和屈服破坏。对在深井、大位移井中正确选用API长圆螺纹套管,减少套管连接部位失效事故的发生具有重要意义。