考虑弯矩和剪切影响的造斜段套管抗挤强度分析.PDF

　 　 石　 油　 机　 械 　 　 　 　 　 　 ２０１６年　 第４４卷　 第９期 ＣＨＩＮＡ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ — １１ — ◀钻井技术与装备▶ 考虑弯矩和剪切影响的造斜段套管抗挤强度分析∗ １，２ ３ ３ ３ ３ 徐德奎 　 任虎彪　 李明飞　 曹银萍　 窦益华 （１ 北京工业大学机械工程与应用电子技术学院机械工程博士后流动站 ２ 大庆油田有限责任公司采油工程研究院　 ３ 西安石油大学机械工程学院） 　 　 摘要： 水平井造斜段套管受弯曲、 剪切和挤压等载荷共同作用， 受力条件复杂多变， 常发生 错断或挤毁等安全事故。 为此， 根据水平井造斜段套管井眼轨迹的几何特性， 考虑弯曲、 剪切和 挤压联合作用， 建立造斜段套管力学模型， 应用拉梅厚壁筒理论和第四强度理论， 导出水平井造 斜段套管抗挤强度公式。 应用公式计算了不同井眼曲率、 不同壁厚２ 种套管的抗挤强度， 并进行 了ＡＮＳＹＳ有限元验证。 分析结果表明： 每２５ ｍ 井眼曲率由３７５°增加到１５００°， Ｐ１１０ 套管的抗 挤强度下降约５３％， ＴＰ１４０ 套管的抗挤强度下降约２８％； 每２５ ｍ 井眼曲率为３７５°时， ø１３９７ × × ｍｍ １２７ ｍｍ Ｐ１１０套管的抗挤强度为８９８ ＭＰａ， 比ø１３９７ ｍｍ １０５４ ｍｍ Ｐ１１０ 套管大２７％。 随 着井眼曲率的增加， 弯曲套管的抗挤强度降低明显。 研究结果可为提高水平井造斜段套管的安全 性提供参考。 关键词： 水平井； 套管； 造斜段； 抗挤强度； 弯矩； 有限元分析 － 中图分类号： ＴＥ９２５　 文献标识码： Ａ　 ｄｏｉ： １０１６０８２／ ｊｃｎｋｉｉｓｓｎ１００１ ４５７８２０１６０９００３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｃａｓｉｎｇ ｉｎ Ｂｕｉｌｄｕｐ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ Ｂｅｎｄｉｎｇ Ｍｏｍｅｎｔ ａｎｄ Ｓｈｅａｒ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ １，２ ３ ３ ３ ３ Ｘｕ Ｄｅｋｕｉ 　 Ｒｅｎ Ｈｕｂｉａｏ 　 Ｌｉ Ｍｉｎｇｆｅｉ 　 Ｃａｏ Ｙｉｎｐｉｎｇ 　 Ｄｏｕ Ｙｉｈｕａ （１Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｏｓｔｄｏｃｔｏｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｉｏｎ， Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ２Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅ⁃ ｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｄａｑｉｎｇ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｃｏ ， Ｌｔｄ ； ３Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｘｉ’ａｎ Ｓｈｉｙｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃａｓｉｎｇｓ ｉｎ ｂｕｉｌｄｕｐ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｅｌｌｓ ａｒｅ ｐｒｏｎｅ ｔｏ ｓａｆｅｔｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓｌｉｋｅ ｒｕｐｔｕｒｅ ｏｒ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｊｏｉｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｂｅｎｄｉｎｇ， ｓｈｅａｒ ａｎｄ ｅｘ