复杂井套管柱载荷分析及优化设计理论和技术

复杂井套管柱载荷分析及优化设计理论和技

术

在复杂油气井工程中，套管柱优化设计问题具有重要的实际意义，它包括套管柱所受载荷的分析、套管强度的计算和套管柱优化设计模型及其求解。我们通过分析三维井眼中套管柱单元的受力，提出了三维井眼轴向载荷的通用算法，它适用于所有类型井眼中套管柱上提、下放和静止状态的轴向载荷计算。根据静水压力和岩石力学原理，提出适合深井和含盐膏层井组合（复合或多径）套管柱设计的组合外压力模型。提出了新的计算气柱压力分布的算法，以此对前人的套管柱内压计算模型进行了修正，得到修正的预设井涌量法、修正的Prentice方法。修正的司钻法、修正的等候加重法，适合于深井及超深井套管柱的设计。提出了扩展的套管柱优化设计模型和求解此模型的排序筛选法，并结合前人的和本研究的载荷分析模型、套管柱优化模型、套管强度计算模型和数据库查询技术，开发出比较通用的套管柱载荷

分析及优化设计软件，其功能和国外知名软件功能对比如表1所示。

表1 与国外软件功能对比结果

比较内容本软件Landmark Stress Check 内压修正预设井涌量法、修正Prentice方法、修正司钻

预设井涌量法

法和修正等候加重法。

外压软件采用组合外压力计算模型。类似。

该软件不仅在渤海油田定向井、大港油田大位移井及新疆油田超深井的套管设计中得到应用，而且采用该软件校核了5口西江大位移井及4口含盐膏层井的套管柱设计方案等，取得了令人满意的结果。