[1]汪强,晁利宁,白天娇,等.非常规油气井用套管抗挤毁性能有限元分析[J].焊管,2024,47(3):28-34.[doi:10.19291/j.cnki.1001-3938.2024.03.004]
　WANG Qiang,CHAO Lining,BAI Tianjiao,et al.Finite Element Analysis of Anti?ollapse Performance of Casing for Unconventional Oil and Gas Wells[J].,2024,47(3):28-34.[doi:10.19291/j.cnki.1001-3938.2024.03.004]
点击复制

非常规油气井用套管抗挤毁性能有限元分析()
分享到：

《焊管》[ISSN:1001-3938/CN:61-1160/TE]

卷:
47
期数:
2024年第3期
页码:
28-34
栏目:
试验与研究
出版日期:
2024-03-28

文章信息/Info

Title:
Finite Element Analysis of Anti?ollapse Performance of Casing for Unconventional Oil and Gas Wells
文章编号:
10.19291/j.cnki.1001-3938.2024.03.004
作者:
汪强; 晁利宁; 白天娇; 焦炜; 苑清英; 杨晓龙; 郭鹏
（1. 中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司，西安710018； 2. 中国石油宝鸡石油钢管有限责任公司，陕西 宝鸡721008； 3. 中石油煤层气有限责任公司 北京物资分公司，北京 102206）
Author(s):
WANG Qiang;  CHAO Lining;  BAI Tianjiao;  JIAO Wei;  YUAN Qingying;  YANG Xiaolong;  GUO Peng
(1. Chinese National Engineering Research Center for Petroleum and Natural Gas Tubular Goods Co., Ltd., Xi’an 710018, China; 2. CNPC Baoji Petroleum Steel Pipe Co., Ltd., Baoji 721008, Shaanxi, China; 3. PetroChina Coalbed Methane Company Limited, Beijing Material Branch, Beijing 102206, China)
关键词:
套管; 外压挤毁; 有限元分析; 几何尺寸; 屈服强度
Keywords:
casing;  external pressure collapse;  finite element analysis;  geometric dimensions;  yield strength
分类号:
TE375
DOI:
10.19291/j.cnki.1001-3938.2024.03.004
文献标志码:
A
摘要:
针对实物套管的几何尺寸缺欠、屈服强度变化、屈服强度周向分布不均等因素，建立了含缺欠的套管有限元模型，并基于弧长法进行了套管抗挤毁性能分析，研究了均匀外压作用下，几何尺寸缺欠、屈服强度变化对套管的抗挤毁性能影响规律。通过有限元分析得出，套管尺寸公差在要求范围内时，当管体几何形状存在椭圆度和壁厚不均度缺欠时，椭圆度对套管抗挤毁性能的影响程度大于壁厚不均度；在套管椭圆度和壁厚不均度一定的情况下，管体的抗挤毁结果随着屈服强度的升高而增加，模拟计算结果与理论计算结果差值不断减小；平均屈服强度一定时，管体屈服强度沿周向分布越均匀，套管的抗挤毁性能越好；周向屈服强度越均匀，管体的抗挤毁强度越好。结合有限元分析与实物试验结果可以得出，通过测量套管实物最小壁厚和最大椭圆度等几何尺寸缺欠，可更精准地预测套管外压挤毁性能。
Abstract:
A finite element model of casing with defects was established to address the geometric size deficiencies, the yield strength variations, and the uneven circumferential distribution of yield strength. Based on the arc length method, the anti collapse performance of the casing was analyzed, and the influence of the geometric dimension deficiencies and the yield strength changes on the anti collapse performance of the casing under uniform external pressure was studied. Through finite element analysis, it is found that when the dimensional tolerance of the casing is within the required range, the influence of ovality on the anti collapse performance of the casing is greater than that of wall thickness unevenness when there are imperfection such as ovality and wall thickness unevenness in the geometric shape of the casing. When the ovality and wall thickness unevenness of the casing are constant, the anti?ollapse result of the pipe body increases with the increase of yield strength, and the difference between the simulated calculation results and the theoretical calculation results continuously decreases. When the average yield strength is constant, the more uniform the circumferential distribution of the yield strength of the pipe body, the better the anti collapse performance of the casing. When the circumferential yield strength of the pipe body is uniform, the yield strength and anti collapse resistance are the highest. By comparing finite element analysis with physical experiments, it can be concluded that the external pressure anti collapse performance of the casing can be more accurately predicted by measuring the geometric size imperfections of the casing, such as minimum wall thickness and maximum ovality.

参考文献/References:

［1］ 孙连坡，陈卓，霍宏博，等.非均匀地应力作用下套管柱挤毁风险分析［J］.石油工业技术监督，2020，36（4）：37-39，44.［2］ 张旭，陈玉鹏，周家祥，等.页岩气开采用套管抗外压挤毁性能试验研究［J］.钢管，2020，49（6）：18-21.［3］ 林元华，邓宽海，曾德智，等.非均匀挤毁测试研究C110套管的变形规律［J］.机械科学与技术，2015，34（2）：315-319.［4］ 张睿栋.椭圆度对套管挤毁强度的影响分析［D］.西安：西安石油大学，2015.［5］ 邢卫峰，熊青山，殷亚琼.API套管抗外挤强度在弯曲井眼中适用情况的ANSYS分析［J］.广州化工，2014，42（5）：115-116.［6］ 李周波，芦琳，鲁碧为，等.J55膨胀套管抗挤毁强度的计算与模拟［J］.焊管，2014，37（7）：23-26.［7］ 郭克星，袁雪婷，董超，等.复合加载下油井管管柱的挤毁模型［J］.焊管，2021，44（4）：47-52，57.［8］ 娄琦，张广路，张丹，等.套管抗挤毁强度主要影响因素试验研究［J］.石油矿场机械，2012，41（6）：38-42.［9］ 刘洪涛，徐蔼彦，赵密锋，等.套管极限挤毁强度的计算及有限元模拟［J］.机械工程材料，2021，45（9）：79-82.［10］ American Petroleum Institute.Calculating performance properties of pipe used as casing or tubing：API TR 5C3—2018［S］.7th ed.Washington，D.C.：American Petroleum Institute，2018.［11］ American Petroleum Institute.Specification for casing and tubing：API SPEC 5CT—2018［S］.10th ed.Washington，D.C.：American Petroleum Institute，2018.［12］ 张旭，张哲平，杨尚谕，等.基于特征值和弧长法计算套管抗挤强度［J］.钻采工艺，2022，45（1）：35-40.［13］ 黎新春，王洪兵.P110套管抗外压挤毁强度的有限元分析验证［J］.钢管，2017，46（6）：16-21.［14］ 焦炜，汪强，田小江，等.P110钢级Ф139.7 mm×10.54 mm高抗挤套管抗挤毁性能分析及挤毁强度预测［J］.焊管，2017，40（6）：20-24.［15］ 张学智，李振坤.浅谈弯曲条件下评价套管抗挤毁强度的试验方法［J］.石化技术，2019，26（1）：58-59.

相似文献/References:

[1]蔡晓闻,高连新.我国油套管特殊螺纹接头的发展现状[J].焊管,2008,31(4):41.
　CAI Xiao-wen,GAO Lian-xin.Current Development Situation of the Special Thread Connection for Tubing/Casing[J].,2008,31(3):41.
[2]法 炜,李瑞涛.套管月牙形磨损程度预测研究进展[J].焊管,2009,32(3):20.[doi:1001－3938（2009）03－0020－03]
　FA Wei,LI Rui-tao.The Study of Evolution Casing Wear Degree Predicting[J].,2009,32(3):20.[doi:1001－3938（2009）03－0020－03]
[3]王绪华.套管钻井技术发展与应用[J].焊管,2009,32(10):33.[doi:1001－3938（2009）10－0033－04]
　WANG Xu-hua.The Development and Application of Casing Drilling Technology[J].,2009,32(3):33.[doi:1001－3938（2009）10－0033－04]
[4]申昭熙,赵建新,历建爱,等.全尺寸外压挤毁试验“异常”结果分析[J].焊管,2010,33(11):62.[doi:1001-3938（2010）11-0062-03]
[5]靖立君,闫光龙,赵文轸,等.动态与静态腐蚀电化学噪声特征的对比[J].焊管,2011,34(8):9.
[6]肖国章,高 霞,管磊磊,等.某油井套管腐蚀原因分析[J].焊管,2011,34(8):43.
[7]白　鹤,何石磊,党　涛,等.我国油套管特殊螺纹接头研究现状分析[J].焊管,2011,34(11):30.[doi:1001-3938（2011）11-0030-05]
　BAI He,HE Shi-lei,DANG Tao,et al.The Analysis of Research Status on China Domestic Tubing and Casing Premium Connection[J].,2011,34(3):30.[doi:1001-3938（2011）11-0030-05]
[8]史宏德,田青超,丁维军.N80钢级HFW套管的研发[J].焊管,2012,35(3):24.[doi:１００１－３９３８（２０１２）０3-0024-05]
　SHI Hong-de,TIAN Qing-chao,DING Wei-jun.Development of N80 Grade HFW Casing[J].,2012,35(3):24.[doi:１００１－３９３８（２０１２）０3-0024-05]
[9]李周波,毕宗岳,张 峰,等.Q125钢级SEW石油套管的研发[J].焊管,2013,36(8):32.[doi:１００１－３９３８（２０１3）08-0004-32]
　LI Zhoubo,BI Zongyue,ZHANG Feng,et al.Research and Development of Q125 Grade SEW Oil Casing[J].,2013,36(3):32.[doi:１００１－３９３８（２０１3）08-0004-32]
[10]王少华,王 军,张 峰.BSG-80TT高抗挤套管的研制[J].焊管,2014,37(5):35.[doi:１００１－３９３８（２０１4）05-0035-05]
　WANG Shaohua,WANG Jun,ZHANG Feng.R&D of BSG-80TT High Collapse-resistance Casing[J].,2014,37(3):35.[doi:１００１－３９３８（２０１4）05-0035-05]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2023-06-30
基金项目： 陕西省重点研发项目“多段体积压裂井用高性能SEW管材及螺纹连接关键技术研究”（项目编号2023-YBGY-309）。
作者简介：汪强（1989—），男，硕士，主要从事油井管材研发、特殊螺纹开发及检测评价工作。
更新日期/Last Update: 2024-03-28