李承祥 于桂杰 杨洪英 鲁高敏

(1.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院 2.中国石化鲁胜公司鲁丰采油管理区)

0 引 言

在石油工程领域，L80-1钢级石油套管是一种应用广泛的钢管。L80-1钢级石油套管对力学性能指标要求严格，拉伸强度必须在552～655 MPa范围内[1]。油井固井施工后，要保证水泥环完整，确保水泥环和井壁、套管间胶结良好，这样才能对油气水层产生封隔效果[2-4]。在固井时，套管起到隔绝地层、保护井眼及加固井壁等作用[5]。在现阶段的技术层面，还未能有效解决油气井的套管安全问题，尤其在老井后期增产中存在很多安全问题[6-7]。井筒完井的成功与否与套管的安全是否达标直接相关，后者还会对油气井的后期开发造成影响。钻井时，井下套管承载了复杂的环境载荷，地层和水泥环等因素都会对套管受力产生影响，因此要对水泥环和地层对套管的耦合作用展开全面分析[8-9]。

在非均布地应力条件下研究套管外挤强度时，因井下条件复杂，产生非均布载荷的原因较多[10]，套管力学模型相应也较多[11-14]。应用广泛的套管力学模型主要有双向径向模型、单向径向模型及复合载荷模型[15]。其中，套管抗挤强度在非均布载荷及剪切载荷下降低幅度较大，当处于非均布载荷时，会出现井筒套管的强度要求与套管强度设计不匹配的问题。为此，本文建立套管-水泥环-地层系统模型，对整个系统施加非均匀载荷以及剪切载荷，着重分析套管强度与地应力以及水泥环卸载之间的关系，以期为提高套管承载能力和制定预防套管损坏措施提供参考。……