磨損形貌特征對套管承載性能影響的有限元分析

滿振峰，竇益華※，秦彥斌，劉君林，萬志國

（1.西安石油大學(xué)機械工程學(xué)院，西安 710065；2.青海油田鉆采工藝研究院，甘肅酒泉 736200）

0 引言

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，開采難度的增加導(dǎo)致復(fù)雜井數(shù)量與日俱增，高難度復(fù)雜井作業(yè)周期長、摩阻大、套管所受的側(cè)向力大，因此套管磨損現(xiàn)象十分嚴重，威脅著井筒的完整性。如新851井技術(shù)套管多處嚴重磨損，套管對內(nèi)壓載荷的承載能力降低，在高壓氣體作用下技術(shù)套管破裂，最終封井。套管磨損問題已成為制約油氣井安全高效生產(chǎn)及經(jīng)濟效益不可忽視的影響因素。

因此，國內(nèi)外許多學(xué)者對套管磨損問題進行了研究。葉翠蓮等[1]基于ABAQUS軟件在套管塑性變形分析時引入屈曲特征值，建立了磨損套管的剩余強度分析方法。金春玉等[2]建立了彎曲套管力學(xué)模型，研究了復(fù)合磨損對套管抗擠強度的影響，研究表明套管抗擠強度與彎曲曲率呈負相關(guān)關(guān)系。譚雷川等[3]基于幾何關(guān)系和能量耗散原理，建立了考慮鉆柱正弦屈曲的套管磨損預(yù)測模型，該模型應(yīng)用于涪陵頁巖氣套管磨損預(yù)測。劉書杰等[4]基于White和Dawson的“磨損-效率”模型，建立了大位移井況下套管月牙形磨損缺陷深度的計算模型，提供了大位移井中套管磨損的預(yù)測方案。連吉弘[5]、高德利等[6]基于動態(tài)的套管磨損累積特征及能量原理，建立了預(yù)測月牙形磨損缺陷深度的非線性模型。孫連忠等[7]基于套管全尺寸磨損試驗，研究了接頭尺寸和磨損時間對磨損因子的影響規(guī)律，其研究結(jié)果表明非線性模型[6]中隨磨損缺陷寬度和深度的增大磨損因子減小。……