石油学报
石油學報
석유학보
ACTA PETROLEI SINICA
2015年
6期
748-753
,共6页
祝效华%张智%常学军%李良川
祝效華%張智%常學軍%李良川
축효화%장지%상학군%리량천
复杂结构井%套管螺纹%磨损%井眼曲率%应力状态%工作安全性
複雜結構井%套管螺紋%磨損%井眼麯率%應力狀態%工作安全性
복잡결구정%투관라문%마손%정안곡솔%응력상태%공작안전성
complex structural well%casing thread%wear%borehole curvature%stress condition%work safety
随着水平井、定向井、大位移井及大斜度井钻井技术在石油钻井工程中的广泛应用,由钻柱与套管间侧向接触力引起的套管连接螺纹磨损问题日益突出,导致了修井周期缩短,开采成本增加,成为制约钻采工程效益的主要因素之一.近年来,不少学者对套管磨损问题进行了大量研究,但均集中于套管非连接部分,而复杂结构井中磨损套管连接螺纹的三维力学行为研究鲜见报道.针对上述问题,基于虚功原理、Von Mises屈服准则以及接触非线性理论,建立了磨损套管连接螺纹的三维数值仿真模型,研究了复杂结构井中套管的上扣特性以及固井条件下磨损深度、磨损开度与井眼曲率对套管连接螺纹的影响.研究结果表明:磨损与井眼曲率对套管连接螺纹的应力状态影响极大,常见的某些工况会导致套管螺纹的连接性能和密封性能降低,考虑到服役后开采时的压力波动,常规的水平井、定向井、大位移井及大斜度井弯曲段套管连接螺纹的设计和选型应着重考虑磨损和井眼曲率的影响;针对设计曲率井眼中的每种待选螺纹类型,都应考虑可预见的磨损进行精细化数值计算,以确保其安全工作.
隨著水平井、定嚮井、大位移井及大斜度井鑽井技術在石油鑽井工程中的廣汎應用,由鑽柱與套管間側嚮接觸力引起的套管連接螺紋磨損問題日益突齣,導緻瞭脩井週期縮短,開採成本增加,成為製約鑽採工程效益的主要因素之一.近年來,不少學者對套管磨損問題進行瞭大量研究,但均集中于套管非連接部分,而複雜結構井中磨損套管連接螺紋的三維力學行為研究鮮見報道.針對上述問題,基于虛功原理、Von Mises屈服準則以及接觸非線性理論,建立瞭磨損套管連接螺紋的三維數值倣真模型,研究瞭複雜結構井中套管的上釦特性以及固井條件下磨損深度、磨損開度與井眼麯率對套管連接螺紋的影響.研究結果錶明:磨損與井眼麯率對套管連接螺紋的應力狀態影響極大,常見的某些工況會導緻套管螺紋的連接性能和密封性能降低,攷慮到服役後開採時的壓力波動,常規的水平井、定嚮井、大位移井及大斜度井彎麯段套管連接螺紋的設計和選型應著重攷慮磨損和井眼麯率的影響;針對設計麯率井眼中的每種待選螺紋類型,都應攷慮可預見的磨損進行精細化數值計算,以確保其安全工作.
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