一種三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法。該三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法包括：確定第一段套管的鋼級(jí)和壁厚和下入長(zhǎng)度；對(duì)第一段套管頂部進(jìn)行抗內(nèi)壓強(qiáng)度校核和抗拉強(qiáng)度校核；計(jì)算出該段套管的下入長(zhǎng)度Lon和Lan；然后進(jìn)行該段套管抗內(nèi)壓和抗擠強(qiáng)度校核，直到滿足設(shè)計(jì)井深為止等步驟。本發(fā)明能成功應(yīng)用于三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)，且設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)單，大大降低了設(shè)計(jì)成本。
【專利說明】一種三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大位移井套管設(shè)計(jì)理論和方法與常規(guī)定向井有較大的差異，必須研究針對(duì)適合于大位移井套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)的理論和方法。此外，大位移井中套管的磨損機(jī)理和磨損后套管強(qiáng)度的變化，也是一個(gè)值得關(guān)注的問題，改進(jìn)套管柱的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，不僅具有理論意義，也具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0003]早期的套管柱設(shè)計(jì)是采用單軸應(yīng)力設(shè)計(jì)。采用這種方法設(shè)計(jì)時(shí)，沒有考慮套管所受各種力的相互作用，認(rèn)為各種力對(duì)套管的作用是相互獨(dú)立的。國(guó)內(nèi)通用的等安全系數(shù)法，還有國(guó)外的邊界載荷法、最大載荷法、前蘇聯(lián)及西德的套管設(shè)計(jì)方法，還有美國(guó)阿莫科公司的設(shè)計(jì)方法等，多是以雙軸應(yīng)力法為基礎(chǔ)，這些設(shè)計(jì)方法各有特點(diǎn)。
[0004]以雙軸應(yīng)力為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。但是，隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展和勘探開發(fā)的需要，鉆井深度越來越深，地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，油井工作條件也越來越惡劣，單軸應(yīng)力設(shè)計(jì)和雙軸應(yīng)力設(shè)計(jì)已不能滿足鉆井和油氣井開發(fā)的要求，常常造成油氣井套管的先期破壞。雙軸應(yīng)力方法存在的問題是采用雙軸應(yīng)力法設(shè)計(jì)時(shí)，雖然考慮了外擠力、內(nèi)壓力和軸向力的相互影響，但忽略了徑向應(yīng)力的影響。即在考慮軸向力對(duì)外擠力的影響時(shí)，忽略了內(nèi)壓力。同時(shí)在考慮軸向力對(duì)內(nèi)壓力的影響時(shí)，忽略了外擠力。有關(guān)文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)資料表明，出現(xiàn)擠毀破壞的試件，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與雙軸應(yīng)力橢圓理論曲線相距甚遠(yuǎn)，兩者符合程度不高，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明雙軸應(yīng)力設(shè)計(jì)方法存在缺陷。事實(shí)上，不管套管受哪些力的作用，歸根結(jié)底是受三軸應(yīng)力。因此，套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)考慮軸向力、外擠力和內(nèi)壓力相互作用對(duì)套管強(qiáng)度的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，該方法能成功應(yīng)用于三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)，且設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)單，大大降低了設(shè)計(jì)成本。
[0006]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟:
[0007](a)計(jì)算套管處的有效外擠壓力PMl，并根Pcel選擇第一段套管的鋼級(jí)和壁厚，根據(jù)套管強(qiáng)度公式或查出套管強(qiáng)度，列出套管強(qiáng)度和套管性能參數(shù)表。；
[0008](b)確定第一段套管的下入長(zhǎng)度；
[0009](C)根據(jù)三軸抗內(nèi)壓強(qiáng)度公式計(jì)算出第一段套管頂部的三軸抗內(nèi)壓強(qiáng)度Pbal及有效內(nèi)壓力pbel，根據(jù)抗內(nèi)壓強(qiáng)度Pbal及有效內(nèi)壓力Pm計(jì)算出第一段套管的抗內(nèi)壓安全系數(shù)；
[0010](d)按三軸抗拉強(qiáng)度公式計(jì)算出第一段套管頂部的三軸抗拉強(qiáng)度Tal及有效拉力Tel，根據(jù)抗拉強(qiáng)度Tal及有效拉力Tel計(jì)算出第一段套管抗拉安全系數(shù)；[0011](e)按套管抗拉強(qiáng)度計(jì)算該段套管的下入長(zhǎng)度Lm。
[0012](f)計(jì)算三軸應(yīng)力下該段套管的下入長(zhǎng)度Lan。
[0013](g)然后進(jìn)行該段套管抗內(nèi)壓和抗擠強(qiáng)度校核，直到滿足設(shè)計(jì)井深為止。
[0014]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:能成功應(yīng)用于三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)，且設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)單，大大降低了設(shè)計(jì)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。
[0016]實(shí)施例:
[0017]本發(fā)明涉及的一種三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，其具體步驟如下:
[0018](a)計(jì)算套管處的有效外擠壓力PMl，并根Pral選擇第一段套管的鋼級(jí)和壁厚，根據(jù)套管強(qiáng)度公式或查出套管強(qiáng)度，列出套管強(qiáng)度和套管性能參數(shù)表。；
[0019](b)確定第一段套管的下入長(zhǎng)度；
[0020](C)根據(jù)三軸抗內(nèi)壓強(qiáng)度公式計(jì)算出第一段套管頂部的三軸抗內(nèi)壓強(qiáng)度Pbal及有效內(nèi)壓力pbel，根據(jù)抗內(nèi)壓強(qiáng)度Pbal及有效內(nèi)壓力Pm計(jì)算出第一段套管的抗內(nèi)壓安全系數(shù)；
[0021](d)按三軸抗拉強(qiáng)度公式計(jì)算出第一段套管頂部的三軸抗拉強(qiáng)度Tal及有效拉力Tel，根據(jù)抗拉強(qiáng)度Tal及有效拉力Tel計(jì)算出第一段套管抗拉安全系數(shù)；
[0022](e)按套管抗拉強(qiáng)度計(jì)算該段套管的下入長(zhǎng)度Lm。
[0023](f)計(jì)算三軸應(yīng)力下該段套管的下入長(zhǎng)度Lan。
[0024](g)然后進(jìn)行該段套管抗內(nèi)壓和抗擠強(qiáng)度校核，直到滿足設(shè)計(jì)井深為止。
[0025]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三軸應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟: (a)計(jì)算套管處的有效外擠壓力PMl，并根Pm1選擇第一段套管的鋼級(jí)和壁厚，根據(jù)套管強(qiáng)度公式或查出套管強(qiáng)度，列出套管強(qiáng)度和套管性能參數(shù)表。； (b)確定第一段套管的下入長(zhǎng)度； (c)根據(jù)三軸抗內(nèi)壓強(qiáng)度公式計(jì)算出第一段套管頂部的三軸抗內(nèi)壓強(qiáng)度Pbal及有效內(nèi)壓力Pbel,根據(jù)抗內(nèi)壓強(qiáng)度Pbal及有效內(nèi)壓力Pbel計(jì)算出第一段套管的抗內(nèi)壓安全系數(shù)； (d)按三軸抗拉強(qiáng)度公式計(jì)算出第一段套管頂部的三軸抗拉強(qiáng)度Tal及有效拉力Tel，根據(jù)抗拉強(qiáng)度Tal及有效拉力Tel計(jì)算出第一段套管抗拉安全系數(shù)； (e)按套管抗拉強(qiáng)度計(jì)算該段套管的下入長(zhǎng)度Lm。 (f)計(jì)算三軸應(yīng)力下該段套管的下入長(zhǎng)度Lan。 (g)然后進(jìn)行該段套管抗內(nèi)壓和抗擠強(qiáng)度校核，直到滿足設(shè)計(jì)井深為止。
【文檔編號(hào)】E21B17/00GK103726796SQ201210414812
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月15日
【發(fā)明者】代文姣 申請(qǐng)人:代文姣