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套管极限挤毁强度的计算及有限元模拟

2021-09-29刘洪涛徐蔼彦赵密锋姬丙寅史交齐胡芳婷

机械工程材料 2021年9期
关键词:有限元

刘洪涛,徐蔼彦,赵密锋,姬丙寅,周 波,史交齐,胡芳婷

(1.中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,库尔勒 841000;2.西安三维应力工程技术有限公司,西安 710075)

0 引 言

随着高温高压气田的开发,油气井所处的环境越来越恶劣,套管在钻井、完井和开采过程中挤毁事故不断增多,这不仅造成了巨大的经济损失,还给油田的安全开采带来了严峻的挑战[1]。目前,极限挤毁强度是套管选择的一个重要指标,套管极限挤毁强度的可靠性计算是一项亟待解决的艰巨任务。

目前,国内外学者关于油田开采用套管极限挤毁强度的研究已取得一定成果[2-5]。1992年,研究学者对中国南海油田开发用套管的抗挤毁性能进行了研究[6]。此外,学者还进行了大量有关套管椭圆度、壁厚不均度对极限挤毁强度影响的研究[7],结果表明,椭圆度对极限挤毁强度的影响与径厚比有关,壁厚不均度对极限挤毁强度的影响与径厚比无关,壁厚不均度不超过10%时,对极限挤毁强度的影响不大。ISO TR 10400—2018标准给出了套管极限挤毁强度的可靠性理论计算方法,如一次二阶矩法(FORM)、二次二阶矩法(SORM)、蒙特卡罗法(Montecarlo)等,计算方法中随机变量参数(套管的平均外径、平均壁厚、外径椭圆度、壁厚不均度、屈服强度、残余应力和模型不确定度等)均为统计值,为提高计算结果的准确性,这些参数应通过试验获取[8-11]。目前关于套管极限挤毁强度可靠性理论计算的研究较多,将理论计算结果与模拟、试验结果进行对比的研究仍较少。……

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