关于有效应力圆理论的讨论

针对文献[1]对文献[2]、[3]的批评意见,认为对文献[2]的批评是正确的,对文献[3]的批评则是不正确的.简述了有效应力圆理论的推导依据和推导过程,论证了该理论在原理上的正确性.指出文献[1]在其例题计算中存在三个错误,导致了不正确的计算结果和结论.给出了计算实例,并作了正确的计算.计算结果表明,如果严格遵循两种理论的规则,则两种理论之间的偏差是非常小的,而且有效应力圆理论比三轴应力强度理论更准确.     

套管强度计算的理论问题

采用反证法探讨了前人在基础理论的推理过程中存在的问题,证明双向应力椭圆理论与实际载荷条件并不矛盾。应用多元函数单调性理论,证明了在三轴应力条件下管体中最大应力强度值出现在套管内壁。采用理论推导和计算方法,对套管轴向应力计算公式进行了讨论。通过实例计算,对比分析了用“三向应力圆”理论与其他几种理论计算的抗挤强度值。结果表明,应用“三向应力圆”理论计算的值偏大。     

套管柱井口装定计算方法研究

传统的套管柱井口装定计算方法,由于在计算套管柱轴向力时采用的是压力面积法,导致计算过程复杂繁琐。为此,采用浮力系数法,重新推导了套管柱井口装定计算的整套公式,并给出了按照复合管柱和单一管柱计算的井口轴向力计算公式。算例计算表明,浮力系数法更简单、更准确,因而更实用。      

对《套管柱井口悬挂载荷计算方法》的几点意见

套管柱井口悬挂载荷计算方法(SY/T5731—1995),是我国关于套管柱井口装定计算的唯一标准。详细论述了该标准存在的一些缺点,认为其主要缺点表现在三个方面:第一,采用压力面积法计算轴向力,一方面导致计算过程复杂繁琐,另一方面其计算精度没有浮力系数法高;第二,个别计算内容有错误;第三,计算项目不够齐全,附加轴向力计算中没有考虑管内外液面下降,没有给出上提拉力增量和上提长度的计算公式,没有给出井口断面的三轴应力强度校核。建议我国钻井专业标准化委员会尽快修订该标准,并修改标准名称。     

高温环境下套管柱强度设计优化及应用

深层高温环境对套管力学行为产生较大影响,传统套管柱设计方法仅考虑常温下管柱应力状态,难以适应深层套管柱设计要求。基于弹性力学和热力学理论,结合常温套管应力模型,建立了套管应力与温度作用下的计算模型;基于套管、水泥环和地层耦合体材料特性,分析了热应力作用下套管强度变化特性,建立了高温条件下套管设计优化流程。研究结果表明：在三轴应力作用下套管的抗内压强度增加,抗挤强度减小;高温条件下热应力引起套管三轴强度均减小,管体屈服强度也会减小;热应力产生的轴向应力越大,套管抗挤强度降低幅度越大。所得结果可为深井套管柱强度设计的定量评价提供理论基础。     

对我国《套管柱强度设计方法》标准的疑问

研究分析认为,2000年修订的《套管柱强度设计方法》(SY/T5322-2000)新标准存在一些值得商榷的问题,主要有:1)三轴应力强度在计算轴向应力时,对第一段套管采用压力面积法,以上各段则采用浮力系数法,两种方法混合使用;"轴向压应力可增大抗挤强度"的设计,是欠安全的;2)三轴抗拉强度计算公式、附录B中管内压力pi的计算、附录B2中有效拉力的绘图等,都可能有错误;3)用"垂深长度"乘以套管的"线浮重"计算定向井套管的自重拉力,与实际相差太大;4)套管弯曲力的定义不够严格,把弯曲力加到垂直井段是不正确的.     

盐膏层套管柱强度设计与软件开发

为保障盐膏层井下套管安全,并提高固井施工现场套管柱强度设计的便捷性,开展了盐膏层套管柱强度设计与软件开发工作。分析了套管柱强度设计的重要性,阐述了国内外盐膏层套管柱选材及强度设计方法,利用Visual Basic 6.0开发了盐膏层套管柱强度设计软件,并用该软件对江汉油田某含盐膏层井进行了实算,结果满足工程要求,说明软件具有一定的现场应用价值。     

非均匀载荷下套管强度的计算

将非均匀地应力场中套管载荷和套管内应力分布的理论公式推广到包含内压的情况,并采用Tresca屈服准则和Mises屈服准则,分别推导了在忽略套管轴向载荷和考虑套管轴向载荷两种情况下套管强度破坏时挤毁压力的计算公式。引入等效外挤压力概念,使该公式与标准API公式在形式上完全一致。计算结果表明,在非均匀载荷情况下,套管强度破坏的危险性会增加。     

对应用三轴强度理论进行套管柱设计的分析

从套管柱三轴强度设计理论分析入手，讨论了应用三轴强度理论进行套管柱设计时应该注意的几个问题。给出了应用计算机实现套管柱设计的方法和步骤，并编制了相应的计算软件，结合具体设计实例，通过计算分析表明，应用三轴强度理论进行套管柱设计具有分析全面、计算精度较高的特点。     

高温高压井套管柱设计和强度校核

从温度对套管柱强度的影响、下部套管柱双轴应力计算等几个方面讨论了高温高压对套管柱设计和强度校核的影响 ,提出了一套适用于高温高压井套管柱设计和强度校核的理论方法 ,并给出了该方法的计算步骤 ,编制了相应的计算软件。通过现场应用 ,证明该方法切实可行     

非均匀载荷下厚壁套管抗挤强度分析

非均匀地应力下套管柱强度设计须考虑非均匀载荷对其强度的影响，对此国内外众多学者进行了大量研究，并取得许多有益成果。但这些研究主要以径向的非均匀外载为边界载荷，没有考虑套管外壁受非均匀剪切力的作用；其次，对非均匀载荷下套管磨损、残余应力、不圆度和壁厚不均度等缺陷的影响未作考虑。为此，建立了厚壁套管受径向非均匀挤压和周向受非均匀剪切的力学模型，应用弹性力学逆解法进行了求解，分析了非均匀载荷下厚壁套管的应力分布规律。研究表明，非均匀载荷作用下沿最小水平地应力方向、套管的内壁是承载危险区。由此提出了非均匀载荷等效为均匀外挤载荷的方法，给出了含缺陷套管在非均匀载荷下抗挤强度的分析方法。     

非均布载荷下石油套管抗挤强度问题研究

对石油套管承受非均匀挤压应力作用时的抗挤强度问题进行了理论分析和有限元数值模拟,理论解与有限元结果一致,弥补了目前工程中仅能依靠有限元方法进行仿真和API标准只能给出均布载荷下套管强度的不足,为实际工程提供理论指导。     

非均匀载荷下预制孔参数对抗挤强度的影响

在建立泥岩蠕变非均匀外载模型的基础上，建立了三维有限元模型，根据弹塑性力学理论，借助有限元软件，计算了受非均匀外挤载荷作用下N80、P110钢级的预制孔管体的抗挤强度，分析了在非均匀我荷作用下不同孔密、孔径、相位、壁厚及钢级对其抗挤强度的影响程度，为预制孔参数的优化设计提供了依据。     

注蒸汽井套管热应力分析及管柱强度设计

介绍了适合注蒸汽井温度场、套管三维热应力分析的有限元计算理论和方法。经过大量的计算，得出了注汽井四种工况下的温度场、套管三维热应力分布规律。考虑套管的受热、受力特点，研制出了相应的套管柱设计软件。现场实践证明，该理论和方法符合注汽井实际。结论认为，隔热管要居中且接箍处要隔热；水泥需近到井口；Ｎ８０套管需提拉预应力；油层部位套管应采取高钢级耐热套管。     

非均匀外挤力作用下套管强度特征分析

通过ANSYS有限元软件分析了套管在非均匀外挤力作用下的大变形特征，定义了套管在非均匀外挤力作用下破坏的临界条件，得到了此时的临界非均匀外挤力。为了表征套管在非均匀外挤力作用下的强度特征，定义了套管的等效破坏载荷，分析了等效破坏载荷与壁厚、载荷不均匀度的关系，并给出了计算实例。     

深井套管强度设计中实际外挤载荷的数值分析

套管的受力分析是套管强度设计的基础。通过建立套管-水泥环-地层模型,对实际钻井工况下的外挤载荷进行ANSYS有限元计算分析。分析结果表明,地应力和地层弹性常数对套管的外挤载荷影响十分显著。用现行方法进行深井套管强度设计时,套管外挤载荷按下入过程中静液柱压力来分析,未考虑地层因素的影响,与实际值差异较大。按照地层因素来确定套管外挤载荷,不同地应力和地层弹性常数得到不同的套管外挤载荷,更符合工程实际,可为深井套管柱强度设计提供合理参考。     

内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力分析

为了了解内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力,为现场确定泵压等施工参数提供参考依据,用ANSYS有限元分析软件建立了射孔套管有限元模型,给出了含孔边裂纹射孔套管应力强度因子计算公式,对内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力进行分析计算,得到了临界开裂应力与纵向裂纹长度的关系曲线。研究结果表明,套管最大应力集中在孔边裂纹处,在内压产生的应力作用下裂纹有可能沿轴向产生脆性扩展,因此,孔边裂纹大大削弱了射孔套管的强度;射孔套管临界开裂应力随裂纹长度的增加而减小;在短裂纹区(10 mm相似文献