08 套管设计基础
钻井工程-19-井身结构讲解
Sf
D31 D2
Sk
2.15 0.036 0.03 D31 0.06 3200
试取 D31 =3900m，得 pper 2.01g / cm3
由ρp曲线，p3900 1.94 pper 2.01g / cm3
故确定初选点 D31 = 3900 m.
21
（4）校核是否会卡尾管 计算压差：
钻井工程
井身结构
中国石油大学（北京）
1
oil zone
一开 表层套管
二开 中间套管
(技术套管)
三开 生产套管
(油层套管)
2
井身结构—油井基础，全井骨架 固井工程—套管柱设计和注水泥 不仅关系全井能否顺利钻进完井， 而且关系能否顺利生产和寿命。
3
井身结构设计 内容：套管层次； 每层套管下深； 套管和井眼尺寸配合。
Dpmin ——最小地层孔隙压力所处的井深，m
f min ——裸眼段最小地层破裂压力的当量泥浆密度， g / cm3
fc1 ——套管鞋处地层破裂压力的当量泥浆密度， g / cm3
Dc1 ——套管下入深度，m
11
五、井身结构设计方法
1、求中间套管下入深度初选点 D21 （1）不考虑发生井涌
一、套管的分类及作用 二、井身结构设计原则 三、井身结构设计基础数据 四、裸眼井段应满足力学平衡 五、井身结构设计方法（举例） 六、套管尺寸和井眼尺寸选择
4
一、套管的分类及作用
1、表层套管—Surface casing 封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂层 安装井口、悬挂及支撑后续各层套管
2、中间套管—Intermediate casing 表层和生产套管间因技术要求下套管 可以是一层、两层或更多层 主要用来分隔井下复杂地层
车架基础知识
第1页车架基础知识第2页一、车架各部分名称代号10、下支杆BR9、上支杆BR8、钩爪END7、五通BB6、下叉CS5、上叉SS4、下管DT3、中管ST2、上管TT1、车首HT 中文名称英文名称代号 1 车首管Head Tube HT 2 上管Top Tube TT 3 中管Seat Tube ST 4 下管Down Tube DT 5 上叉Seat Stay SS 6 下叉Chain Stay CS 7 五通Bottom Bracket BB 8 钩爪Dropout / End END 9 上支杆SS Bridge BR 10 下支杆CS Bridge BR 11 连杆Linkage Lever LL 12 避震承座Shock Mount S-M 13 接头Yoke Yoke 第3页14 竖管Mono-Stay Mono stay 前叉部分11 竖管STEM STEM 12 勾爪END END 13 套管CROWN CROWN 14 刹车座Pivot Pivot 15 蝶刹座Disc Mount Disc Mount 16 叉骨BLADE BLADE 二、车架角度几何名称、、、、、、、、、、、、、序号英文代号中文名称备注长度部分 1 HT 车首管长度须根据前叉长度来确定HT长度 2 TT 上管长度自车首管管径中心量至中管管径中心3 DT 下管长度自车首管管径中心量至五通中心4 ST 中管长度自中管上边缘量至五通中心5 FC 前轮中心距自前叉钩爪中心量至五通中心第4页 6 RC 后轮中心距五通中心量至钩爪或钩槽的某个位置7 WB 两轮中心距自前叉钩爪中心量至后叉钩爪中心8 BB 五通高度自五通中心至两轮的垂直距离9 EW 钩爪宽度左右钩爪间的距离角度10 CA 前倾角或HA 前叉与前后轮连线的夹角11 SA 后倾角中管与前叉轮连线的夹角前叉12 OF 偏斜度OFFSET 13 FR 前叉长度自前叉钩爪中心量至车首下边缘的某个位置依车首碗组来确定其位置三、车架零件名称代号图示中文名称英文名称代号功能简介 1 止栓Cable StopperCS X31 抵挡变速线外壳只让钢线通过减少外壳的用量 2 导管Cable GuideCG X32 让整条外壳线通过3 水壶螺母Water Boss BS X37 两水壶螺母距离为64可锁上水壶固定架装水壶用4 束子CLAMPCL X33 焊于中管配合螺丝来夹紧垫杆5 座套Seat LugSL X34 配合螺杆锁紧座杆 6 华司WasherWS X44 用来遮盖管料尾端的孔7 贴片WasherSWX45 用来遮盖管料尾端的孔8 货架座Carrier EyeCE X47 支撑载货架用9 吊线架Cable HangerSC X52 配合刹车座当刹车线的阻挡及吊架用10 刹车座Bracket PivotPV X51 装刹车器用11 灯架Dynamo BracketET X41 锁磨电灯座藉磨电灯座与轮胎的磨擦产生照明12 挂链钉Chain HangerCH X43 换轮胎时将链条挂于上面避免链条着地弄脏第5页13 打气筒挂钩PUMP PEGPH X42 固定打气筒用14 链盖取附REINFORCERN X48 装链盖用15 补强片GUSSETGU X36 起增加强度作用备注X:表示材质四、车架各主要部件的说明1、车首管是一台车架的龙头其规格需依所搭配的前叉及车首碗组型式碳钢铬钼钢铝合金前叉竖管规格内径外径内径外径内径外径标准型Standard Type 30.0 34.0 30.0 33.0 30.0 37.0 ∮25.4 TIOGA TYPE 34.0 38.0 34.0 37.0 34.0 41.0 ∮28.6 FISHER TYPE 又OVERSIZE 37.0 41.0 37.0 41.0 37.0 44.0 ∮31.8 2、上、中、下管与车首管、五通构成车架的主结构又称前三角。
【安徽】某地新型农村住宅建筑设计施工图纸
套管式换热器设计手册
套管式换热器设计手册一、换热器简介套管式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，广泛应用于化工、石油、医药等领域。
它通过内管和外管的热传导作用，实现冷热流体的热量交换。
本手册将详细介绍套管式换热器的设计、制造、安装和维护等方面的知识。
二、设计基础2.1传热原理传热是热量从高温向低温的传递过程。
在套管式换热器中，热量通过内管和外管的传热面，由热流体传递给冷流体。
传热效率是换热器设计的关键因素，需综合考虑传热面积、流体温度、传热系数等因素。
2.2热力学基础热力学是研究热量转换和利用的学科，对于换热器的设计具有重要意义。
在设计过程中，需要考虑热力学第一定律和第二定律的应用，以提高换热器的能源利用效率和降低能耗。
三、套管式换热器结构3.1内管与外管内管和外管是套管式换热器的核心组成部分。
内管通常采用耐压、耐腐蚀的材料制成，而外管则起到保护和支撑的作用。
根据实际需求，可以选择不同材料和规格的内管和外管。
3.2连接方式套管式换热器的内管和外管之间通过连接方式实现密封和固定。
常见的连接方式有焊接、胀接、螺纹连接等，可根据实际需求选择合适的连接方式。
3.3密封材料密封材料用于内管和外管之间的密封，防止流体泄漏。
常用的密封材料有橡胶、聚四氟乙烯等，应根据实际工况选择合适的密封材料。
四、材料选择4.1耐压性能套管式换热器需承受一定的压力，因此材料应具备足够的耐压性能。
在选择材料时，应考虑其屈服强度、抗拉强度等力学性能指标。
4.2耐腐蚀性根据实际工况中的流体成分和温度，选择具有良好耐腐蚀性能的材料，以提高换热器的使用寿命。
全套管RCD钻孔桩基施工技术及质量控制精选文档
全套管R.C.D钻孔桩基施工技术及质量控制1 概述全套管R.C.D钻孔桩施工是全套管施工法与R.C.D岩盘深基础工法的结合，全套管施工法在国外称为贝诺特施工法，采用的边冲抓钻进，边跟进套管护壁的施工方法。
R.C.D岩盘深基础工法使用反循环岩石基础钻机钻入硬岩的施工方法，利用钻机的合金钻头及液压装置磨碎岩石、利用中心钻杆吸出破碎的碎石。
两者结合可以满足淤泥质土层、堆填区、垃圾土等松散地层的钻进和需要破碎硬质岩层的深基础嵌岩桩施工要求。
澳门轻轨C370项目桩基础采用该工法进行施工，很好地解决了回填建筑垃圾层易塌孔、市区泥浆制备环境污染严重、钻入岩层深达十几米、嵌入硬岩4m的施工难题，整体质量控制良好。
2 工程概况澳门轻轨C370 仔口岸段为城市轻轨高架桥，线路全长3.07km，桩基础设计为深基础嵌岩桩基、四根桩基构建群桩承台，方形墩柱，上部结构为节段式预制梁，体外预应力张拉，桥面设置混凝土行车轨道。
根据地质资料揭示，施工区域所处位置是以前填海工程地段，地层从上至下为：回填层、海洋沉积层、砂质淤泥夹带花岗岩质地、中等风化的粗粒花岗岩，其中回填层多为建筑垃圾，厚度达22m以上，地层连续性、稳定性差，地质情况十分复杂。
桩基分为直径1.2m、嵌岩深度3.6m和直径1.5m、嵌岩深度4m两种，设计持力层为Ⅲ级以上微、中风化岩，基岩完整取芯率（TCR）须大于85%，基岩之单轴抗压强度（UCS）须不少于25MPa，实际基岩单轴抗压强度在80～150MPa。
桩基长度30-100m，实际钻入岩石深度3.8-16.7m，施工难度很大。
3 全套管R.C.D反循环施工特点全套管法利用液压搓管机将5cm壁厚钢套管摇动压入土层直至基岩面，利用管壁支撑土体，套管同时起到RCD钻机工作平台和钻杆定位导向作用。
不会造成孔壁坍塌，同时不需要泥浆护壁，避免了泥浆池占地开挖、泥浆外运处理等泥浆造成的环境污染问题、成孔垂直度控制良好、孔底沉渣清理较为干净，特别适合淤泥、回填区及地层连续性、稳定性差的复杂地质情况，在垃圾处理要求严格，环保要求高的城市施工具有较大优势。
国家规范套管
一、预留洞和预埋套管(一)给水、热水、消防给水管道。
给水管道预留洞和预埋套管做法应根据室内或工艺要求及管道材质的不同确定，塑料管、复合管可参见02S405-1～4，铜管和薄壁不锈钢管可参见02S407-1～2。
一般原则如下：1.给水管道穿越承重墙或基础时，应预留洞口，管顶上部净空高度不得小于建筑物的沉降量，一般不小于0.1米；2.穿越地下室外墙处应预埋刚性或柔性防水套管，应按照《防水套管》(02S404)相关规定选型；3.穿越楼板、屋面时应预留套管，一般孔洞或套管大于管外径50～l00毫米；4.垂直穿越梁、板、墙(内墙)、柱时应加套管，一般孔洞或套管大于管外径50～l00毫米。
5.消防管道预留孔洞和预埋套管做法同上，热水管道除应满足上述要求外，其预留孔洞和预埋套管应考虑保温层厚度。
若管材采用PF-X管时，还应考虑其管套厚度。
(二)排水管道。
预制装配式住宅的排水系统设计应尽量采用同层排水，减少排水管道穿楼板，立管应尽量设置在管井、管窿内，以减少预制构件的预留、预埋管件。
排水管道预留洞和预埋套管的做法，塑料管参见96S406，铸铁管可参见04S409。
一般可遵循以下原则：1.排水管道穿越承重墙或基础时，应预留洞口，管顶上部净空高度不得小于建筑物的沉降量，一般不下于0.15米；2.穿越地下室外墙处应预埋刚性或柔性防水套管，应按照《防水套管》(02S404)相关规定选型；3.管道穿越楼板或墙时，须预留孔洞，孔洞直径一般比管道外径大50毫米。
二、预埋管道附件当给水排水系统中的一些附件预留洞不易安装时，可采取直接预埋的办法。
常需预埋的给排水构件多设于屋面、空调板、阳台板上，包括地漏、排水栓、雨水斗、局部预埋管道等。
预埋有管道附件的预制构件在工厂加工时，应做好保洁工作，避免被混凝土等材料堵塞。
三、管道支吊架管道支吊架应根据管道材质的不同确定，优先选用生产厂家配套供应的成品管卡，管道支吊架的间距和设置要求可参见厂家样本，或参见相关管道安装图集和室内管道支架及吊架(03S402)。
设备基础设计要求
摘自<钢铁企业原料准备设计手册>P211．设备基础设计要求（1）除岩石地基外，设备基础不应与厂房基础相连，特别是破碎机和磨机的基础。
当两基础处于同一标高时，其间隙不应小于100mm。
（2）设备底座边缘至基础边缘的距离一般不应小于100mm，对于破碎机和磨机的基础，不宜小于150mm。
（3）设备基础一般不宜与厂房结构和构件直接相连，但对于次要的平台柱、梁和板等，在采取相应措施后，可自由搭放在设备基础上。
（4）二次浇灌层的厚度一般为50mm。
2．地脚螺栓设计要求（1）地脚螺栓中心距基础边缘的距离不应小于4d（d为地脚螺栓直径），且最小不应小于150mm。
（2）设备的地脚螺栓可采用死螺栓和活螺栓等两种形式。
死螺栓的锚固有三种方式：1）一次埋入法：浇灌混凝土时，把螺栓埋入。
必要时，可按表3-5的方式和尺寸设置调整孔。
2）预留孔法：浇灌基础混凝土时，预先留出孔洞，放入螺栓并调整设备就位后，用无收缩细石混凝土或细石混凝土灌入孔内固定。
3）钻孔锚固法：基础混凝土浇灌完毕并达到一定强度后，按要求钻孔，用环氧砂浆或其他胶结材料注入孔中，插入地脚螺栓，经一定养护期后再安装设备。
钻孔直径见表3-6。
活螺栓的锚固：螺杆穿过埋设于基础中的套管，下端以T形头、固定板或螺帽固定，在套管上端200mm范围内，填塞浸油麻丝予以覆盖保护。
当设备固定于钢结构楼板或平台上时，一般采用活螺栓方式。
地脚螺栓的形式、常用直径及埋设深度，见表3-7。
楼上的兄弟说的太过轻巧，因为锅炉的安装精度要求较高，在其正常使用过程中，不允许有较大形变。
地脚螺栓的设置是必然的，根据设备说明书照办就是了，关键的还是那个“钢筋混凝土墩”。
开挖多深？尺寸多大？内部如何配筋？才是有技术含量的东西。
首先，你必须从甲方获取风机安装位置的地勘资料（如果没有必须到现场查验）。
确定其地基承载力；第二、根据风机重量计算基础底面面积；第三、根据风机允许沉降量要求对所选基础形式进行变形验算；第四、确定最终基础面积和基础埋深；第五、对基础进行配筋，绘制施工图，明确预埋、预留位置。
套管抗挤毁强度计算
0.0004714 0.041482 14.4017 797
101.17 102.28 1.09
Ф139.7×9.17 P110
0.0010833 0.024349 14.4704 797
102.75 102.14 -0.59
Ф139.7×9.17 CS-110T 0.0020423 0.024423 14.2224 801
Ф177.80×12.65 TP140V 0.0008238 0.021162 13.7574 1013 123.24 122.52 -0.59
Ф139.7×9.17 P110
0.0002765 0.034444 14.2495 797
103.14 104.91 1.71
Ф139.7×9.17 P110
最后可得套管内的径向和环向应力为
其轴向应力为
σr
= −1− a2 / r2 1− a2 / b2
p
σθ
= −1+ a2 / r2 1− a2 / b2
p
（1）
σ z = μ(σ r + σθ )
（2）
工程实际和理论研究表明，套管有以下两种外压挤毁模式 一是稳定性不够，套管呈现弹性失稳破坏。1937 年 W. O. Clinedinst 提出圆管失稳计算 公式[3]
σV =
σ
2 r
(1 −
μ
+
μ
2
)
+
σ
2 θ
(1
−
μ
+
μ
2
)
+
2σ
rσ θ
(μ
2
−
μ
− 1)
即
σV = (1− μ + μ 2 ) σ r −σϑ 1+ 4σ rσθ (μ 2 − μ) /(1− μ + μ 2 ) /(σ r − σϑ )2
塔吊基础的设计和计算
塔吊基础的设计和计算塔吊基础设计的依据包括GB/T-1992塔式起重机设计规范、/T187-2009塔式起重机混凝土基础工程技术规程、GB-2011建筑地基基础设计规范、94-2008建筑桩基技术规范以及GB-2003钢结构设计规范。
⑵根据工程地质、荷载大小与塔机稳定性要求、现场条件、技术经济指标以及塔吊厂商提供的《塔机使用说明书》要求确定塔吊基础设计常用类型，包括板式基础（矩形、方形）、十字形基础、桩基础和组合式基础。
⑶板式基础是由钢筋混凝土筑成的平板形基础，适用于地基承载力较高，基坑较浅的工程。
十字形基础是由长度和截面相同的两条互相垂直等分且节点加腋的混凝土条形基础组成的基础，也适用于地基承载力较高，基坑较浅的工程。
⑷桩基础是由预制混凝土桩、预应力混凝土管桩、混凝土灌注桩或钢管桩及上端连接的矩形板式或十字形梁式承台组成的基础，适用于在软弱土层，浅基础不能满足塔机对地基承载力和变形的要求或因场地限制，塔吊布置于地下室范围内且不需在土方开挖之前投入使用的工程。
⑸组合式基础是由若干格构式钢柱或钢管柱与其下端连接的基桩以及上端连接的混凝土承台或型钢平台组成的基础，适用于因场地限制，塔吊布置于地下室范围内且需在土方开挖之前投入使用的工程。
⑹基础荷载取值采用塔机制造商提供的《塔机使用说明书》的基础荷载，包括作用于基础顶的竖向荷载标准值（Fk）、水平荷载标准值（Fvk）、倾覆力矩（包括塔机自重、起重荷载、风荷载等引起的力矩）荷载标准值（Mk）及扭矩荷载标准值（Tk）；基础荷载还包括基础及其上土的自重荷载标准值（Gk）。
⑺板式基础的设计和计算要求考虑基础的安全性、稳定性和承载力，采用弹性基础设计方法，包括确定基础的尺寸、布置钢筋、混凝土强度等参数。
The n height should meet the anti-pull requirements of the tower crane pre-embedded parts and should not be less than1000mm。
基础设计深度规定(兰皮书)
件； — 毒性物料：装置中使用的毒性物料的种类、数量、毒性和使用条件； — 腐蚀性物料：装置中使用的腐蚀性物料的种类、数量、形态和使用条件； — 其它危害：如高温灼伤、粉尘、坠落、放射性等； b 针对生产特点具体说明设计中采用的安全卫生措施，如： — 工艺路线、设备材料的选择；
6 运输量 运入装置 运出装置
7 总定员
8 总能耗
9 工艺设备总台数 (1) 容器 (2) 换热器 (3) 工业炉 (4) 机泵 (5) 机械
其中国外订购台数
10 总投资
2.0.10 说明装置设计所存在的问题并提出建议。
3
3 工艺
3.0.1 工艺部分基础设计文件包括：工艺设计基础，工艺说明，界区条件表，管道表，工 艺设备表，工艺流程图(PFD)，公用物料流程图(UFD)，管道和仪表流程图(PID)。如果有工 艺设计包文件，工艺部分的基础设计文件可酌情简化。 3.0.2 工艺设计基础应包括下列内容：
参加编制单位：中国石化上海金山石化工程公司 批准部门： 中国石油化工总公司 实行日期： 1998 年 7 月 1 日
1998 北京
中国石油化工总公司文件
中石化［1998］建字257号
关于印发《石油化工装置基础设计 （初步设计）内容规定》的通知
各直属企事业单位： 现批准颁发《石油化工装置基础设计（初步设计）内容规定》
1
2 概述
2.0.1 概述是对装置基础设计作全面概括的说明，其内容应包括概况、产品及副产品、主 要原料、生产方法及能源利用、生产控制、装置位置及周边情况、公用系统及辅助设施、主 要技术经济指标、存在问题和建议。 2.0.2 在概况中应说明：装置的建设规模、建设性质、建设依据和设计依据、设计中贯彻 执行的方针政策，装置的组成、设计范围和设计分工，装置的年运行时数、操作班次和定员 等内容。
套管基础培训资料
防水套管施工工艺
防水套管施工工艺是一种用于地下结构、管道、基础等部位的防水处理方法。
以下是一般的防水套管施工工艺步骤：1. 准备工作：- 清理表面：清除施工区域的尘土、泥浆、油污等杂物，保持基础表面干净。
- 处理裂缝：检查并处理基础表面的裂缝，确保没有大的缺陷。
2. 选择材料：- 防水套管：选择适合的防水套管材料，通常是具有防水层的柔性或刚性管道。
- 防水材料：选用合适的防水材料，如高分子聚合物涂料、水泥基防水涂料等。
3. 预处理：- 渗透性处理：在施工前，可以对基础表面进行渗透性处理，提高防水层的附着力。
4. 套管安装：- 套管布设：将防水套管铺设在预定的位置，确保与基础表面紧密贴合。
- 焊接或粘接：根据套管材料的特性，进行焊接或粘接处理，确1/ 3保套管的连接紧密。
5. 防水材料施工：- 涂刷或喷涂：将选定的防水材料涂刷或喷涂在套管表面，覆盖整个施工区域。
- 层间处理：根据需要，可以进行多层涂刷或喷涂，确保防水效果。
6. 附属构造处理：- 处理接缝：对防水层的接缝和过渡部位进行特殊处理，确保连续性。
- 配件安装：安装防水套管配件，如过渡管、伸缩节等，确保连接部位的防水性能。
7. 固化和养护：- 固化时间：根据所选用的防水材料，遵循其固化时间要求，等待防水层充分干燥和固化。
- 养护：在固化期间，进行适当的养护工作，避免防水层受到外界影响。
8. 质量检验：- 检查：施工完成后，对防水层进行质量检查，确保没有漏涂、2/ 3漏刷等问题。
- 检测：可进行水压试验等检测，验证防水层的防水性能。
9. 完工处理：- 清理：清理施工现场，移除多余的材料和设备。
- 档案整理：保存施工记录和相关文件，便于今后维护和管理。
需要注意的是，不同的工程情况和防水要求可能会导致施工工艺的细节有所不同。
因此，在进行防水套管施工前，最好根据实际情况进行详细的设计和规划。
同时，施工过程中应严格遵循相关的工程标准和规范，确保防水效果达到预期目标。
管道流程图画法
工艺流程图 3.4 带控制点工艺流程图（施工流程图）
3.4.4 仪表控制点的画法与标注
在施工流程图上要画出所有与工艺有关的检测仪表、调节 控制系统、分析取样点和取样阀（组）; 仪表控制点用符号表示，并从其安装位置引出。符号包括 图形符号和字母代号，它们组合起来表达仪表功能、被测变 量、测量方法。
检测、显示、控制等仪表 的图形符号是一个细实线 圆圈，其直径约为10mm。 圈外用一条细实线指向工 艺管线或设备轮廓线上的 检测点。
测量点
仪表的图形符号
工艺流程图 3.4 带控制点工艺流程图（施工流程图）
仪表安装位置的图形符号
安装 位置
图形符 号
备注
安装位 置
图形符 号
备 注
就地 安装 仪表
集中 仪表 盘面 安装 仪表
嵌在 管道
内
就地仪 表盘面 安装仪
表
集中仪 表盘面 后安装
仪表
就地仪 表盘面 后安装
仪表
工艺流程图 3.4 带控制点工艺流程图（施工流程图）
管道流程线要用水平和垂直线表示，注意避免穿过设备或 使管道交叉，在不可避免时，则将其中一管道断开一段，管 道转弯处一般画成直角。
a)管道相连
(b)管道交叉
管道流程线上应用箭头表示物料的流向。 图中的管道与其它图纸有关时，应将其端点绘制在图的左 方或右方，并用空心箭头标出物料的流向（进或出），在空 心箭头内注明与其相关图纸的图号或序号，在其上方注明来 或去的设备位号或管道号或仪表位号。
3.4.3 阀门等管件的画法与标注
管道上的管道附件有阀门、管接头、异径管接头、弯头、三通、四通、 法兰、盲板等。这些管件可以使管道改换方向、变化口径，可以连通和 分流以及调节和切换管道中的流体。
套管设计基础
D/t
Provided by Siderca Plc, Argentina
套管的分类
1. 套管的外径 2. 壁厚
(e.g. 9 5/8” 244.5 mm) (e.g. 1/2” 12.7 mm)
3. 材料的钢级 (e.g. N-80) 4. 接箍螺纹的类型
(e.g. API LCSG) (e.g. Range 3)
200 180 160
套管抗挤强度(MPa)
140 120 100 80 60 40 20 0 -20 10 20 30
实际挤毁压力 屈服强度挤毁压力 塑性挤毁压力 塑弹性挤毁压力 弹性挤毁压力
40
50
60
外径/壁厚
外径为127.0 mm、N-80钢级套管的抗挤强度
（三）内压力及抗内压强度
套管设计 - 破裂 (源于内压力)
套管柱载荷的特点
载荷
内压分布
轴向力分布
外压分布
井深
套管柱优化设计问题概述
组合套管柱总费用的组成
C ci
C ci
ci fi Si
i 1, , n
为套管柱的总费用(或总质量) 为第i段套管的费用(或质量)
fi
Si n
为第i段套管的单价(或线密度)
为第i段套管的长度 为套管的实际段数
套管柱的定义
• 由不同种类套管及一些固井附件串接而成 的管柱。
二、套管柱的受力分析及套管强度
（一）轴向拉力及套管的抗拉强度 （二）外挤压力及套管的抗挤强度 （三）内压力及抗内压强度
套管中任一点处应力状态
sr st
为径向应力 为周向应力
sz
为轴向应力
（一）轴向拉力及套管的抗拉强度
《河北省安装工程08定额》定额解释
河北省安装工程（08定额）定额解释第二册电气设备安装工程一、主材费是否给出考虑价?答:主材费可参照省、市造价信息.二、新定额在照明开关中取消了“双控"项目,如遇到这样的双控开关应如何处理？双控单联开关、声光控延时开关缺项。
答：08定额中，照明开关不区分单、双控、按单联、双联、三联、四联综合考虑。
声光控开关、延时开关套用相应开关项目，主材据实调整。
三、第十三章“照明灯具"说明中第七条（341）页：小型自动空气开关安装定额适用于照明系统中60A以下的小型单联、双联、三联自动空气开关。
如断路器：MB30S－63/3200—16A，自动空气开关：A TM30－63－50A，这两种开关都适合这项吗?答：照明系统中60A以下的小型单联、双联、三联自动空气开关均适合此项目。
四、盘柜配线2－316子目至2－322子目，工程量计算没有明确的计算规则。
答：按设计图要求，以“10m”为计量单位计算.五、电力电缆和控制电缆在工种中如何区分？答：按设计要求套用相应定额子目（提供电能的为电力电缆，控制功能的为控制电缆)。
六、利用基础钢筋作接地极与均压环有何区别,河北地区应套用哪一项定额？利用基础钢筋做接地极，单位是m2，理解上出现争议,条形基础的面积是指本身的截面积还是条基围成的封闭面积？答：均压环是高层建筑物为防止侧击雷而设计的环绕建筑物周边的水平避雷带.均压环可利用圈梁内两条主筋焊接成闭合圈，此闭合圈必须与所有的引下线连接。
要求每隔6m设一均压环，其目的是便于将6m高度内上下两层的金属门、窗与均压环连接。
接地极指埋入土壤或混凝土基础中作散流用的导体。
利用基础钢筋做接地极和均压环分别套用2－708（利用基础钢筋做接地极制作安装）和2－768（避雷网安装，均压环敷设，利用圈梁钢筋）。
利用基础钢筋做接地极，条形基础的面积是按基础本身尺寸计算的,不是指条基围成的封闭面积。
七、电缆敷设沿垂直通道敷设如何考虑?住宅电井中电缆敷设是否需要套用此项定额?答：电缆沿垂直通道敷设高度超过20m或6层，可套用沿垂直通道敷设项目。
螺纹密封性调研
1研究现状螺纹是套管柱的主要连接形式,套管可以分为API标准套管和特殊螺纹连接套管。
API标准套管是指按照API Spec 5B标准制造的系列套管。
API 标准规定的螺纹连接类型有4种,即:短圆螺纹(STC)、长圆螺纹(LTC)、偏梯形螺纹(BTC)和直连形螺纹(XL)。
特殊螺纹连接套管是指各大钢管厂为了满足各种特殊工况的需要,保证套管柱的结构完整性和密封完整性而开发的系列套管。
1.1 API标准螺纹连接强度研究现状1997年6月,王琍等研究了螺距误差对螺纹牙过盈分布的影响,求出了由于过盈产生的接触压力,进而得到装配扭矩,从理论上揭示了螺距误差对扭矩的影响规律,为进一步深入分析螺纹几何参数对扭矩的影响奠定了基础。
朱翠娥等利用有限元法对存在制造误差的油井套管进行了应力分析,并对套管与套管之间的丝扣联接部分进行了应力分析,编制了数值计算软件,指出了应力提高系数屈服过程,为套管设计提供了依据。
同年7月,张毅等通过全尺寸实物试验发现:套管试件的几何尺寸与螺纹参数的诸多可变参量中,尺寸因素的加权值占到98.4%。
而且在尺寸因素中, 中径所占比例最大,达到64.5%,接箍不圆度占27.1%,锥度仅占2.52%，并给出了推荐的螺纹参数加工公差带。
2000年,习俊通等根据套管螺纹接头的结构和受载特点,在先期建立套管接头螺纹旋合接触的有限元分析模型和分析程序的基础上,研究了因加工误差而造成套管接头内、外螺纹螺距不一致时对其载荷传递特性的影响;为设计时合理选择套管接头内、外螺纹的螺距公差提供了依据。
2001年,王治国等在圆螺纹油套管的API设计思想框架内, 讨论了如何确定最佳上扣扭矩, 得出为了能够发挥API圆螺纹油套管的最佳使用性能,应该根据油套管的实物情况确定对应于最佳上紧位置的实需最佳上扣扭矩。
2005年,高连新等利用弹塑性有限元法,研究了圆螺纹套管接头发生滑脱失效的过程与机理,然后通过全尺寸试验,分析了这种接头在失效过程中的应变分布及变形情况,验证了有限元结果，并得出圆螺纹套管滑脱失效最先发生在啮合大端的第1、2牙螺纹上,设法提高此处螺纹的承载能力,对提高圆螺纹套管的连接强度具有重要意义。
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井眼轨迹
1000
垂深(m)
1500
测深(m)
2000
1500
上提(解析) 下放(解析) 上提(数值) 下放(数值)
2500
2000
3000 -1000
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
2500 0 250 500 750
水平位移(m)
轴向力(kN)
涌气体密度为0.7s.g.，井底压力按下次钻进时钻 井液密度计算，管外按盐水压力梯度 （10.5kPa/m）计算； 浮力计算方法：台肩力法。
8 套管设计基础
套管柱设计例-玛深1井套管设计方案校核
技术套管（Φ339.7mm）设计数据
下套管时的钻井液密度：1.18g/cm3；
有效外挤压力考虑：管内掏空40.0%，管外按下 套管时钻井液密度计算；
35445
8 套管设计基础
轴向应力对外挤毁应力的影响
N-80（7in）套管在不同轴向应力下的外挤毁应力（单位: kPa）
压应力(MPa)
0
壁厚(mm)
-60
-120
-180
-240
-300
-400
-500
8.05
26404 26767 27012 27169 27261 27300 27248 26909
• 抵触之处，用者自定
8 套管设计基础
套管柱设计例-玛深1井套管设计方案校核
井身结构如图所示
8 套管设计基础
套管柱设计例-玛深1井套管设计方案校核
表层套管设计数据
下套管时的钻井液密度：1.15g/cm3；
有效外挤压力考虑：管内全掏空，管外按下套管时钻 井液密度计算；
有效内压力考虑：全井充满气体，考虑气柱重量，井
材料温度效应
8 套管设计基础
材料温度效应
SPE 38978
8 套管设计基础
套管柱设计方法
设计原则
• 能够满足钻井作业、油气层开 发、产层改造的工艺要求 • • 载荷和安全储备 经济性
8 套管设计基础
套管柱设计方法
套管设计的具体条件
• 套管尺寸、下入深度
• 井眼尺寸、深度 • 钻井液密度 • 地层孔隙压力梯度 • 地层破裂压力梯度
钢级 J-55 P-110 P-110
壁厚
mm
12.70 12.19 11.99
扣型 SBTC SBTC SBTC
累重
安全系数
kN
777.2 3324.7 3669.4
抗内压
0.52 0.54 0.86
抗拉
10.66 3.26 2.26
抗挤
0.94 0.99 1.08
177.8
177.8
5150.0
压应力(MPa)
0
壁厚(mm)
-60
-120
-180
-240
-300
-400
8.05
22525
23303
23822
24106 24144 23863
21728
9.19
29796
31110
32020
32529
32598
32091
28497
10.36
37259
39123
40433
41174
41274
40537
8 套管设计基础
套管设计的力学基础
七、拉梅方程（Lame） 内外流体压力引起的应力 八、弯曲应力 九、排空应力
十、温度影响
十一、叠加原理
8 套管设计基础
套管载荷分析
轴向载荷
影响因素：
• 钻井液密度
• 井眼轨迹
• 井眼质量 • 温度 • 压力
8 套管设计基础
套管载荷分析
轴向载荷-例1
0
0
500
500
套管载荷分析
其它载荷
•失稳
•弯曲
•卡瓦挤压 •表套压缩载荷 •磨损 •射孔
•旋转与上下提放
•腐蚀
8 套管设计基础
套管强度
• 套管本体：抗内压、抗外挤、抗拉 • 螺纹连接：抗内压、抗外挤、抗拉
Ф177.8mm TP90H×9.19mm套管常规参数
8 套管设计基础
套管强度例-外挤毁应力
API钢级外挤毁压力
9.19
37264 38221 38958 39496 39848 40012 39799 38636
10.36
48409 49976 51217 52147 52767 53059 52679 50671
8 套管设计基础
材料性质
8 套管设计基础
材料性质
8 套管设计基础
材料性质
8 套管设计基础
8 套管设计基础
套管柱设计例-玛深1井套管设计方案校核
套管设计方案的校核结果
尺寸 下深 段长 壁厚 累重 安全系数 抗内压 0.54 0.62 1.05 0.93 0.90 抗拉 10.66 3.26 2.26 2.68 10.22 抗挤 0.94 1.04 1.09 1.25 0.99
mm
508.0 339.7 244.5 177.8 177.8
• 抗内压与抗挤设计方法与等安全系数法相同 • 中上部套管改由抗拉设计时，不用抗拉强度被安
全系数除所得的可用强度，而是用第一段以抗拉
设计的套管抗拉强度和安全系数所决定的边界载 荷算出的许用强度来选用以上各段套管。 • 按抗拉设计的第一段套管： 抗拉强度/抗拉安全系数=可用强度
抗拉强度-可用强度=边界载荷
8 套管设计基础
套管柱设计方法
套管设计方法-美国AMOCO套管设计方法
图解法和解析法 • 在抗挤设计中，考虑拉应力的影响，即进 行双轴应力计算，采用解析法。 • 在计算外载时考虑了台肩力。 • 在计算抗内压时考虑了轴向拉力的影响。
8 套管设计基础
套管柱设计方法
套管设计方法-西德套管设计方法
西德BEB公司提出了一套较完整的套
8 套管设计基础
套管柱设计方法
套管设计方法
• 等安全系数法
• 边界载荷法 • 最大载荷法 • 美国AMOCO套管设计方法 • 西德套管设计方法 • 苏联套管设计方法 • 国内套管柱强度设计方法
8 套管设计基础
套管柱设计方法
套管设计方法-等安全系数法
• 套管抵抗各种外载的强度与套管所受外载之比， 等于所规定的安全系数
套管柱设计方法
套管设计方法-最大载荷法
• 实质：根据实际条件下套管柱所受的有效载荷， 再考虑一定安全系数来设计套管柱。
• 步骤：先按有效内压，再依有效外压及拉力进行
设计，并考虑双轴应力对抗挤强度的影响。 • 一般情况下各段套管的长度是通过图解法确定的 • 特点：按技术套管、油层套管、表层套管分类， 外载计算方法不同。
生产套管设计数据
下套管时的钻井液密度：1.57g/cm3；
有效外挤压力考虑：管内全掏空，管外按下套管时 钻井液密度计算； 有效内压力考虑：管内按油管带封隔器采油时油管 泄漏考虑，井口压力等于地层压力，封隔液密度
1.35 g/cm3，管外按盐水压力梯度（10.5kPa/m）
计算； 浮力计算方法：台肩力法。
m
500.0 3350.0 5350.0 5150.0 6500.0
m
500.0 3350.0 5350.0 5150.0 1350.0
钢级 J-55 P-110 P-110 NT125DS NT125DS
mm
12.70 12.19 11.99 12.65 12.65
扣型
kN
SBTC 777.2 SBTC 3324.7 SBTC 3669.4 NSCC 2632.8 NSCC 690.1
• 井径
• 井斜方位 • 完井方法
8 套管设计基础
套管柱设计方法
套管设计的“假设条件”
• 采用最大载荷法设计计算时井口装备的额定压力值 为井口压力值
• 内压力预计的假设井涌量
• 规定的地层孔隙压力梯度 • 预计载荷是否均采用受力极端条件，以使套管达到
最大的安全程度
• 设计条件及载荷的选择是采用“一般选择”还是 “保守选择” • 特殊要求及特殊提示
8 套管设计基础
套管柱设计方法
套管设计方法-边界载荷法
• 按抗拉设计的第二段套管： 抗拉强度-边界载荷=可用强度
• 以后均用各段的抗拉强度减去同一边界载荷，得
出可用强度，以此得出各段的使用长度。 • 好处：各套管段之间的边界载荷相同，而不是安 全系数相同，避免强度剩余过多，减少套管柱总 重量。
8 套管设计基础
有效外挤压力考虑：管内掏空40.0%，管外按下套管 时钻井液密度计算；
有效内压力考虑：全井充满气体，考虑气柱重量，井
涌气体密度为0.7s.g.，井底压力按下次钻进时钻 井液密度计算，管外按盐水压力梯度(10.5kPa/m) 计算； 浮力计算方法：台肩力法。
8 套管设计基础
套管柱设计例-玛深1井套管设计方案校核
8 套管设计基础
套管载荷分析
轴向载荷-例2
0
0
1000
900
2000
垂深 （m）
测深(m)
1800
3000
2700
4000
上提(解析) 下放(解析) 上提(数值) 下放(数值)
3600
5000
4500 0.00
900.00
1800.00
2700.00
3600.00
4500.00
6000 0 500 1000 1500 2000
有效内压力考虑：全井充满气体，考虑气柱重量，
井涌气体密度为0.7s.g.，井底压力按下次钻进时 钻井液密度计算，管外按盐水压力梯度 （10.5kPa/m）计算； 浮力计算方法：台肩力法。