复合磨损模式下的套管失效风险预测方法--以Ø193.68 mm×12.7 mm套管为例

作     者：黄文君 张星坤 高德利 HUANG Wenjun;ZHANG Xingkun;GAO Deli

作者机构：中国石油大学石油工程教育部重点实验室 

基　　金：国家自然科学基金青年基金“旋转钻柱动力屈曲临界条件与后屈曲蛇形摆动和螺旋涡动行为研究”(编号:51904317) 中国石油大学(北京)科研启动基金“长水平段钻柱动态摩阻扭矩计算模型与振动减阻技术研究”(编号:ZX20180414) 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2022年第42卷第7期

页      码：85-94页

摘      要：深井、超深井、大位移井等复杂油气井钻井过程中套管磨损严重,大大增加了套管失效风险。现场测量数据表明,某些井段的套管上存在多个磨损区域,磨损形状呈现出比经典“单月牙”形更加复杂的复合模式,常规方法难以准确预测套管失效风险。为此,在分析复合磨损模式与单月牙模式区别的基础上,基于室内实验与数值模拟分析,揭示了复合磨损套管在内压与外挤作用下的失效机理,得到套管剩余强度的主控因素及其作用规律,构建了磨损套管剩余强度智能预测模型,形成了磨损套管失效风险预测方法。研究结果表明:①套管磨损形状不仅是单月牙形,还会出现多月牙重叠、交叉和分离的复合磨损形状;②磨损套管的内压失效是一种强度失效,发生在磨损区套管壁中部的等效应力达到材料的屈服强度时,而外挤失效是一种稳定性失效,发生在套管截面形状的椭圆度达到临界值时;③磨损深度、径厚比和屈服强度是套管抗内压强度的主要影响因素,抗外挤强度除上述因素外还包括磨损宽度和分离角,设计如忽略套管磨损的影响,可能引发井筒完整性失效风险。结论认为,该方法在中国西北部某超深井进行了现场应用,预测精度在90%以上,吻合度较高,为油气勘探开发向深层、超深层发展提供了技术和安全保障。

主 题 词：钻井 套管 套管磨损 单月牙磨损 复合磨损 套管失效 套管强度 失效风险 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 08[工学] 082002[082002] 

核心收录：

D　O　I：10.3787/j.issn.1000-0976.2022.07.009

馆 藏 号：203113750...