中国石油大学《钻井工程》课件第七章.ppt

（2）套管的抗内压强度 ? 内压载荷下的主要破坏形式：爆裂、丝扣密封失效 ? 抗内压强度可由钻井手册或套管手册查得 （3）套管的腐蚀 ? 原因：在地下与腐蚀性流体接触 ? 破坏形式：管体的有效厚度减小，套管承载力降低，钢材性质变化， ? 引起套管腐蚀的主要介质有：气体或液体中的硫化氢、溶解氧、二氧化碳; ? 抗硫套管：API套管系列中的 H K J C L级套管。 三、套管柱强度设计 目的： 确定合理的套管钢级、壁厚以及每种套管井深区间。 1、设计原则 ? 满足强度要求，在任何危险截面上都应满足下式： 套管强度 外载×安全系数 ? 应能满足钻井作业、油气层开发和产层改造的需要； ? 在承受外载时应有一定的储备能力 ? 经济性要好 ? 安全系数 —抗外挤安全系数 Sc = 1.0 —抗内压安全系数 Si = 1.1 —套管抗拉强度（抗滑扣）安全系数St = 1.8 2、常用套管柱设计方法 （1）安全系数法 该方法的基本设计思路是使各个危险截面上的最小安全系数等于或大于规定的安全系数。 下部套管按抗挤设计，水泥面以上考虑双向应力，上部满足抗拉和抗内压。 （2）边界载荷法（拉力余量法） 在抗拉设计时，套管柱上下考虑同一个拉力余量。 另外还有最大载荷法、AMOCO法、西德BEB法及前苏联的方法等。 3、各层套管柱的设计特点 ? 表层套管：主要考虑内压载荷； ? 技术套管：既要有较高的抗内压强度，又要有抗钻具冲击磨损的能力。 ? 油层套管：上部抗内压，下部抗外挤。 4、套管柱设计的等安全系数法 （1）基本设计思路 ? 计算本井可能出现的最大内压力，筛选符合抗内压强度的套管 ? 下部套管段按抗挤设计，上部套管段按抗拉设计，各危险断面上的最小安全 系数要大于或等于规定的安全系数。 通式：套管强度 外载×安全系数 ? 水泥面以上的套管强度要考虑双向应力的影响 轴向拉力通常按套管在空气中的重力计算，当考虑双向应力时，按浮重计算。 （2）设计步骤： 例题：某井177.8 mm （7 英寸）油层套管下至3500 m，下套管时的钻井液密度为1.30 ，水泥返至2800 m ,预计井内最大内压力 35 Mpa ，试设计该套管柱 （规定最小段长500 m ）. 解： 规定的安全系数 ： Sc=1.0 , Si = 1.1 , St =1.8 ; ? 计算最大内压力，筛选符合抗内压要求的套管 抗内压强度 ? 筛选套管： C-75 , L-80 , N-80 , C-90 ,C-95 , P-110 ? 按成本排序： N-80 C-75 L-80 C-90 C-95 P-110 按抗挤设计下部套管段，水泥面以上进行双向应力校核 1） 计算最大外挤力， 选择第一段套管 查表： 2） 选择第二段套管；（选择强度低一级的套管，确定第一段套管强度，进行第一段的抗拉强度校核） ? 查表： ? 计算第二段套管可下入深度 ，确定第一段套管长度 。 取 = 2900 m ? 双向应力强度校核，最终确定 和 =2900 m 〉2800 m ,超过水泥面，考虑双向应力影响。 危险截面 ： 水泥面 2800 m 处 不安全 解决办法： 将第一段套管向上延伸至水泥面以上。 预定 =2700 m , = 800 m ； ? 重新进行双向应力强度校核： （按照以上同样的方法进行） 套管1 ： 危险截面为 2800 m 处，Sc= 1.29 1.0 安全 套管2： 危险截面为 2700 m 处，Sc = 1.02 1.0 安全 ? 计算套管抗拉安全系数 安全 最终结果： = 2700 m , =800 m; 3）选择