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在钻井和采油过程中,套管起着保护井眼、加固井壁及封固各种复杂地层的作用。套管挤毁失效对油气井的钻井、完井和开采有较严重的影响,一般情况下会造成井眼报废。影响套管抗挤强度的因素较多,准确地预测其理论强度较为复杂。水平井和大位移井的经济效益是显而易见的,但由于井中的套管产生了弯曲内力,此时的套管承受外压和弯曲应力的复合作用,更易发生挤毁。
本文通过理论解析、有限元分析和全尺寸试验的方法,研究了影响套管抗挤强度的因素,重点研究了套管在弯曲条件下的挤毁机理,获得了外径不圆度、壁厚不均度以及弯曲度对套管抗挤强度的影响规律,研究结论对工程中管柱设计具有指导意义。
在本次研究中,重点解决了非理想圆套管有限元分析模型的建立和失效判据问题,全尺寸试验中实现高压水下应变测试、弯曲条件下套管抗挤强度公式的修正等技术难题,理论计算结果和全尺寸试验结果吻合性较高。