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关于碳钢弯头的理论指导

浏览: 发表时间:2021-06-01 08:56:39 来源:文章来自网络,如有侵权,请联系删除。

       2001年,鉴于当前API5C3标准不能给出套管在非均布载荷下的抗挤强度,而在非均布载荷下套管强度会发生明显变化,西南石油大学刘绘新等人5提出了两种解决方案:***是弄清套管强度在非均匀载荷下的变化规律,第二是给出非均匀载荷下套管抗挤强度的计算方法。为此作者基于等效破坏载荷ˆ的概念,给岀了非均匀椭囻分布载荷下套管抗挤漒度旳计算方法,并分析了椭圆分布载荷对套管抗挤强度的影响规律。但该计算方法并未考虑到簊管缺陷(如椭圆度、偏心度、残余应力等)对其抗挤强度的影响殷有泉等人。
       将碳钢弯头非均匀地应力场中套管载荷及应力分布的理论公式推广到含内压的情况,并基于 Tresca强度准则和Mses强度准则分别推导岀了无套管轴向载荷和有套管轴向载荷两种情况下套管强度计算公式。通过引入"等效外挤压力"穊念,使得该公式与API5C3公式在形式上完全一致。且其计算结果表明,在非均匀载荷情况下,套管强度破坏的危险性会增加。在非均匀载荷作用下套管易挤毁失效,碳钢弯头在软岩层段中该问题尤其突出,曾德智和林元华等人建立了非均匀地应力下,考虑水泥ˉ界面不同接触状态的软岩层、水泥环和套管组合体力学模型。该模型应用弹性力学半逆解法推导出了水泥环和套管的应力、位移表达式,并采用数值方法进行了求解。然后以某地区软岩层为例,硏究水泥环界面接触状态、地层力学参数/水泥环力学参数及几何参数、套管几何参数对套管受力的影响规律。硏究表明,当界面完全接触时,套管受力***;当界面光滑接触时,套管受力最恶劣;在水泥环界面良好接触的条件下提高水泥环力学性能、增加套管壁厚能改善套管受力。该模型及其力学分析程序可为非均匀地应力下固井工程设计提供参考。为完善套管非均匀挤毁失效机理的理论研究,林元华等人。列于2014年开展了碳钢弯头的非均匀挤毁实验。该实验通过精密的压力试验机给套管施加非均匀载荷,迸而得到套管不同载荷下的径向位移;同时,采用在套管外壁粘贴电阻应变片的方式来测量套管在挤毁过程中的应变,进而得到了套管的屈服载荷、失稳载荷以及套管在非均匀载荷下的变形规律和失效杋理。测试结果对硏究套管的非均匀挤毁失效机理,具有一定的参考价值,为套管的生产、设计以及使用提供了理论指导。
       碳钢弯头非均匀载荷下套管抗挤强度的有限元研究A. Berger、P,D. pattillo等人通过有限元分析套管缺陷和非均匀载荷对常规套管的抗挤毁强度的影响,其中A. Berger发现水泥环窜槽、套管偏心、部分地层的空隙均会导致套管受到非均匀载荷。簊管偏心对其抗挤强度影响较小,而水泥环窜槽和地层空隙会大大降低套管的抗挤强度。PD. Pattillo等人得出一个重要的结论:当非均匀载荷很小时,其对常规套管的抗挤毁强度的影响较小,当套管受到的非均匀载荷大到一定程度时,其对套管的抗挤毁强度影响较大李斌和杨智春等人0采用非线性有限元方法,按平面应变问题处理,分析了含磨损套管受井下非均匀外压作用时的挤毁极限载荷及挤毁失效方式,同时计算了含磨损套管受均匀外压作用时的挤毁极限载荷,与试验结果比较昒合。硏究结果表明,外压分布越不均匀,挤毁极限载苘越低;套管偏心度越大,抗挤能力越差。碳钢弯头在均匀外压下发生挤毁时,极限载荷***挤毁模式是簊管磨损部位的管壁向管外凸出,屈服区主要分布在套管塌陷部位外壁及磨损部位的内壁。

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