Φ244.5×11.99mm N80偏梯形螺纹套管固井失效分析 .pdf

Φ244.5×11.99mmN80偏梯形螺纹套管固井失效分析

摘要：在油田生产中，套管起着保护井眼、加固井壁、隔绝井眼中的油、气、水

层及封固各种复杂地层的作用。保持油井正常生产，套管柱在油气田开发中经受长期

考验。在下井及固井过程，套管柱承受外挤力、内压力和轴向拉伸三种外载。某油田

固井施工中使用某厂生产的φ244.5×11.99mmN80偏梯形螺纹套管，作业过程中发现

距井口723m及1670m两处套管柱发生泄露。经井下超声波照相检测，以上两处套管

内壁均存在纵向裂纹缺陷，且距离接箍部位较近。对于上述问题，生产厂认为，该批

套管是经过检验符合API标准出厂的；但油田认为，由于受工厂管理水平影响，存在

该批套管出厂前有可能漏检，而且，该批套管到货后，由于未进行严格的商品检验及

下井前的生产检验，故发生泄漏的两部位套管管体内壁很有可能存在漏检的超标缺陷

（如折叠或裂纹等），并在固井试压过程中发生管体纵向破裂，导致水泥浆短路。本

文即在该批套管检验的基础上，通过断裂力学分析，确定套管导致泄漏的临界缺陷尺

寸，为事故性质判定提供参考。

关键词：N80套管；失效分析；断裂力学；有限元

Φ244.5X11.99mmN80ButtressthreadcasingcementingFailure

Analysis

Abstract:

thecomplexformationeffect.Remainwellnormalproductioncasingstringin

developmentandundergothetest.Inthegodownandcementingprocesscasingto

withstandexternalsqueezepressure,internalpressureandaxialstretchofthreeexternal

loading.Anoilfieldcementingtheuseofafactoryproductionφ244.5×11.99mmN80

Buttressthreadcasing,theoperatingprocessofdiscoveryfromthewellhead723mand

theproductiontest,soaleakoftwoPartsofthecasinginnerwallislikelytoexist

inthebatchtubetestbasis,throughfracturemechanicsanalysistodeterminethepipe

leadingtotheleakageofcriticaldefectsize,fortheincidentnatureofdetermining

reference.

Keywords:N80casing；Failureanalysis；Fracturemechanics；Finiteelement

目录

第一章绪论1

1.1套管损坏问题的提出1

1.2套管在井中的失效形式3

1.3国内外套管损坏情况6

1.3.1国内套管损坏情况6

1.3.2国外套管损坏情况7

1.4国内外研究现状7

1.4.1国外研究概述7

1.4.2国内研究情况9

1.4.3套损问题的主要原因及研究思路与方向10

1.5课题背景及研究意义11

1.6课题研究方法12

第二章套管成品检测和机械性能检测14

2.1套管几何尺寸检测14

2.1.1套管外径检测14

2.1.2套管壁厚检测15

2.2套管机械性能检测16

2.2.1套管机械性能检测的项目17

2.2.2套管性能检测的试验条件及检测结果17

第三章套管应力强度因子计算19

3.1轴向载荷计算19

3.2内压力计算20

3.3应力强度因子表达式及其模型22

3.4材质断裂韧性指标的确定23

3.5裂纹尺寸确定23

3.6计算材质断裂韧性K23

IC

3.7内压力载荷下的应力强