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。     

卡瓦内悬挂管柱承载能力的再分析

以往在国内外对卡瓦内悬挂管柱承载能力的研究中,出现了多种研究模型,但其求解方法均不同程度地存在一些问题和不足。鉴于求解方法对油井特别是深井和超深井的套管柱设计十分重要,对原有文献中存在的问题进行了剖析,并按原有模型进行了正确的计算。     

卡瓦内悬挂管柱的极限承载能力

随着油井的加深，作用在卡瓦和卡瓦内悬挂管柱上的载荷随之加大，成为制约深井油田安全生产的重要因素，为确定卡瓦内管柱的承载以，在分析美国API及前苏联推荐公式的基础上，提出力学模型，并根据圆柱壳弯矩理论，用分析和求极值方法，找出了卡瓦内管柱的危险截面，得出了简单实用的卡瓦内悬挂管柱极限载荷计算公式，通过实例证明了该公式的准确性。     

卡瓦内悬挂管柱的极限承载能力

随着油井的加深 ,作用在卡瓦和卡瓦内悬挂管柱上的载荷随之加大 ,成为制约深井油田安全生产的重要因素 .为确定卡瓦内管柱的承载能力 ,在分析美国 API及前苏联推荐公式的基础上 ,提出力学模型 ,并根据圆柱壳弯矩理论 ,用分析和求极值方法 ,找出了卡瓦内管柱的危险截面 ,得出了简单实用的卡瓦内悬挂管柱极限载荷计算公式 ,通过实例证明了该公式的准确性 .     

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．     

关于“套管柱三轴抗拉强度公式”的讨论

从公式的理论推导和与双向应力椭圆理论对比两个方面都可以证明,SY/T 5322-2000套管柱强度设计方法和SY/T 5724-2008套管柱结构与强度设计中给出的三轴抗拉强度计算公式是错误的,错在把根号内的"-"号写成了"+"号,其另一个与三轴应力抗拉强度公式有关的错误是轴向力计算方法不正确。在套管柱组合强度设计中正确区别和应用真实轴向力和有效轴向力极其重要,当采用三轴应力强度理论时,只能使用压力面积法计算的真实轴向力,而两个标准中使用浮力系数法计算的有效轴向力,从而导致了混乱,出现错误。     

稠油热采井套管柱应变设计方法

为解决稠油热采井不断出现的套管损坏现象,改变传统的管柱强度设计方法。基于弹塑性力学理论,在满足套管柱强度设计的基础上建立套管柱应变计算模型;通过对比套管材料应变与结构应变,借助Rambery-Osgood模型得到应变安全系数最小值,提出套管柱应变设计的理论判据,形成套管柱应变设计方法。结果表明,该设计方法在西部油田8口稠油热采井Φ177.8 mm×8.05 mm TG80H特殊螺纹套管柱设计中得到应用,生产4轮次后套管柱未出现变形和泄漏现象,经过14轮次后,套管服役性能依然良好,新热采井套管柱应变设计方法允许套管在可控范围内变形,可有效延长套管使用寿命,降低套损率。     

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。     

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。     

深井小尺寸套管下入遇阻时最大下放力的确定

深井小尺寸套管下入遇阻时,随着下放力的增加,将产生失稳弯曲。由于弯曲会造成套管与井壁的接触,会造成摩擦力增加,抵消了部分下放力,使作用在卡点处的有效下放力减少。根据经典的管柱弯曲理论和相关实验研究结果,可以建立深井小尺寸套管下入遇阻时最大下放力的计算模型。通过规律分析和实例验证,表明计算模型是比较合理性的,对比结果较吻合,为实际施工中发生下入遇阻情况、实施下压套管措施时,在保证安全有效的前提下,确定最大下放力提供了较合理的参考依据。