石油套管弯曲变形的仿真分析

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固井过程套管串屈曲变形分析

王秀文, 等: 固井过程套管串屈曲变形分析
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波形对应的特征值 Ki 及位移特征矢量 Ui , 其中特征值满足
K1 < K2 < ,< Ki ,< Ks, 且 Ks \1 相应的位移特征矢量为
U= [ U1 , U2 , ,, Ui , ,, Us ] 任一位移特征矢量为
Ui = [ D1i , D2i , ,, Dji , ,, Dni ] T
1953 年, L ubinksi[ 1] 首先研究了钻柱在垂直井
中的平面屈曲, 计算出了钻柱在垂直井眼中的初始临界载荷; 吴疆[ 2] 着重讨论未封固段套管的柱状弯曲失稳和临界弯曲半波长及其对套管损坏的影响问题; 崔孝秉等[ 3] 在考虑套管柱全长及上、下两端约束条件下, 计算出套管柱下端轴向力失稳临界值; 之后, 许多学者又分别采用理论[ 4] 和有限元法[ 5-6] 对套管变形问题进行了分析。这些研究均未考虑套管变
1 受压套管串屈曲变形分析模型
1. 1 力学模型根据固井工艺, 由地面设备将各种固井液( 包括
水泥浆) 依次注入套管内, 当套管底端的浮箍和浮鞋相碰后, 将套管内、外通道阻断, 完成注灰, 此时套管外部主要承受水泥浆和前置液等液体作用, 而内部主要承受顶替液和隔离液等液体作用。由于水泥浆密度较大且套管内、外截面差, 使套管底端产生较大的压力差, 不计液压影响时套管底端受压才能引起套管弯曲, 且该压力远小于管柱全长重力, 建立的力学模型如图 1。
式中, n 为节点个数。
Djt =
[
u
i j
v
i j
w
i j
Hij x
Hjj y
Hijz ] T 。

管道弯曲问题的弹性力学分析

管道弯曲问题的弹性力学分析引言管道是现代工业中不可或缺的设施，广泛应用于输送液体、气体和固体颗粒等物质。

然而，在实际应用中，管道通常会遇到弯曲问题，这可能导致管道的变形和损坏。

因此，对管道弯曲问题进行弹性力学分析，可以帮助我们更好地理解其受力特性，进而优化设计和维护管道系统。

一、管道弯曲的原因管道弯曲的原因主要有两种：外力作用和温度变化。

外力作用包括重力、压力和振动等，而温度变化会引起管道的热胀冷缩。

这些因素都会导致管道产生弯曲应力和变形。

二、弯曲管道的力学模型为了对弯曲管道进行弹性力学分析，我们可以采用梁的力学模型。

将管道视为一根悬臂梁，可以简化问题的复杂性，并得到较为准确的结果。

三、管道弯曲的受力分析在管道弯曲时，受力分析是非常重要的。

首先，我们需要考虑管道的自重作用，即重力对管道的影响。

其次，管道内的流体压力也会对管道产生作用力。

此外，管道的振动和温度变化也会引起额外的受力。

四、管道弯曲的应力分析在管道弯曲过程中，应力分析是评估管道强度和稳定性的关键。

通过应用弹性力学理论，我们可以计算出管道在弯曲过程中的应力分布。

这有助于我们判断管道是否能够承受外力和温度变化的影响，以及预测其寿命和安全性。

五、管道弯曲的变形分析除了应力分析外，变形分析也是管道弹性力学分析的重要内容。

管道在受力作用下会发生弯曲和拉伸，这可能导致管道的变形和位移。

通过计算管道的弯曲角度、拉伸量和位移等参数，我们可以评估管道的变形程度，并进一步优化设计和维护方案。

六、管道弯曲问题的解决方法针对管道弯曲问题，我们可以采取多种解决方法。

一种常见的方法是增加管道的壁厚，以提高其强度和刚度。

另外，可以使用支撑结构来减小管道的变形和位移。

此外，合理的材料选择和施工工艺也可以降低管道弯曲问题的发生概率。

七、案例分析：石油管道的弯曲问题石油管道是管道工程中的重要组成部分，其弯曲问题对于石油输送的安全和稳定性具有重要影响。

以某石油管道为例，我们可以通过弹性力学分析，评估管道在弯曲过程中的受力、应力和变形情况，从而为管道的设计和维护提供依据。

井下套管弯曲变形的数值模拟

仅约为原强度的30 % .
!下转第47 页"
图5 地层滑移引起套变后套管处于塑性流动状态的范围
$36 $
第5 期
任志平等 :正交试验法在管杆偏磨失效分析中的应用
3 结论
<1 >采用正交试验法对抽油机井管杆偏磨失效数据的统计处理,可以揭示引起管杆偏磨失效的主要人为控制因素影响的规律性 ,即某一因素在不同水平变化时与偏磨井检泵周期的关系 ,从而分出各因素对检泵周期影响的主次关系 ,并确定最优的生产工艺条件组合
"47 "
井下套管弯曲变形的数值模拟
作者：作者单位：
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
刘扬，何秀清，王彦兴， LIU Yang， HE Xiu-qing， WANG Yan-xing 刘扬,LIU Yang(大庆石油学院石油工程学院,黑龙江大庆,163318)，何秀清,HE Xiuqing(大庆石油学院石油工程学院,黑龙江大庆,163318;大庆油田有限责任公司井下作业分公司,黑龙江大庆,163453)，王彦兴,WANG Yan-xing(大庆油田有限责任公司井下作业分公司,黑龙江大庆,163453)
RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR !上接第36 页"
图6 目的层滑移量与套管通径的变化
图7 目的层滑移过程中套管剩余强度随套管通径变化关系
3 结论
<1 >地层滑移将引起套管变形,套管的壁厚减小,强度降低,最低时仅为原强度的30 % . <2 >水泥环将受到套管变形的影响,地层滑移时,水泥环在套变处破坏范围为 0 .5 0 .8 m ;水泥环周围的岩层也将出现破坏,其破坏范围为1 .0 1 .5 m .

套管屈曲变形的有限元数值模拟分析

中图分类号：ＴＥ９３１．２０２文献标识码：Ａ文章编号：１００６－７９８１（２０１３）１０一Ｏｏ３０一Ｏ２
地层套管受复杂的地层结构的影响，其受力较复杂，在油井生产事故的统计中，套管的损坏占有很大的比例。对于无水泥环固结的套管段，其在发生套
图１为套管屈曲模型示意图，图中上下两部分绿色区域为套管部分，中间白色区域为套管接箍部分。套管外径为１３９．７ｍｍ，壁厚为７．７２ｍｍ。接箍部分为丝扣连接，本模型等效为半壁厚的管体。套管弹性模量为２１０ＧＰａ，泊松比为０．３。模型总长度为ｌＯＩＴＩ，其中上下两部分套管部分（红色部分）各自为０．２ｉｎ，模拟套管接箍，中间绿色部分为管体。边界条件为套管下表面全约束，上表面约束ｘ和ｙ方向自由度以及绕ｘ和Ｙ轴的转动自由度。施加的载荷为套管上表面Ｚ向的压缩载荷，大小为１
２有限元数值模型
瞌变形问题进行了分析，认为井斜角和钻压是套管屈曲变形的主要影响因素。王秀文等［２采用有限元
方法对深井固井过程中套管失稳变形现象进行了稳定分析和失稳计算，模拟了套管与井壁直接的接触摩擦并分析长根［３提出了套管中的内核和套管之间线接触屈曲的模型，研究了内核和套管线接触的后屈曲过

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析1. 引言1.1 背景介绍套管膨胀不均匀变形是指套管在受到内部或外部压力作用时, 由于受力不均匀或材料性能不均匀等原因，导致套管在膨胀过程中发生变形。

这种变形一旦发生，会严重影响套管的完整性和稳定性，引发诸多安全隐患。

在井下作业中，套管承担着重要的支撑和封隔作用，一旦套管膨胀不均匀变形可能导致井下设备损坏、流体泄漏、井眼崩塌等严重事故。

研究套管膨胀不均匀变形及其对井下作业造成的危害，对提高井下作业安全性和效率具有重要意义。

本实验旨在通过模拟套管膨胀不均匀变形过程，分析其引起的危害并提出有效的防范措施，为井下作业安全保障提供参考。

1.2 研究目的研究目的是为了深入探究套管膨胀不均匀变形对井下作业的危害，并为制定相应的防范措施提供科学依据。

通过实验数据的收集和分析，我们可以全面了解套管膨胀不均匀变形的机理及其对井下作业的影响程度，从而及时发现问题并加以解决。

通过研究，我们还可以揭示套管膨胀不均匀变形的规律性，为今后的工程设计和作业提供参考。

通过分析套管膨胀不均匀变形对井下作业的实际危害，我们可以制定更为科学有效的防范措施，以保障井下作业人员的安全，维护油气勘探开发的顺利进行。

本文旨在通过开展套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析，为相关领域的研究工作提供参考，并促进油气行业的可持续发展。

2. 正文2.1 实验设计实验设计是整个实验研究的核心部分，其合理性和科学性直接影响到实验的结果和结论的可靠性。

在本次套管膨胀不均匀变形实验中，我们首先确定了两种不同类型的套管材料作为实验材料，分别为钢套管和塑料套管。

钢套管具有良好的机械性能和耐高温性能，是油气井中常用的套管材料，而塑料套管则主要用于一些特殊环境下的井下作业。

我们选择这两种不同的材料进行实验，旨在比较它们在膨胀过程中的变形情况以及对井下作业的影响。

实验设计包括确定实验参数、搭建实验装置、设计实验方案等内容。

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析一、引言在石油钻探和生产过程中，套管是一种非常重要的设备，用于支撑井壁、防止井壁坍塌、控制井眼及地层流体等。

在井下作业过程中，套管膨胀不均匀可能会造成严重的危害。

本文将进行套管膨胀不均匀变形实验，并分析其对井下作业造成的危害。

二、套管膨胀不均匀变形实验套管膨胀是指在井下作业过程中，套管受到压力时出现的变形现象。

为了研究套管膨胀不均匀变形的影响，我们进行了一系列的实验。

实验一：利用模拟装置制作了不同尺寸和不同材质的套管，分别在高温、高压环境下进行了膨胀实验。

结果显示，不同尺寸和不同材质的套管在膨胀过程中出现了不同程度的不均匀变形，部分套管甚至出现了裂纹。

实验二：在实际井下作业环境模拟条件下，模拟了套管膨胀不均匀变形对井下作业的影响。

结果显示，在套管膨胀不均匀的情况下，井下作业的安全性和效率受到了严重影响。

1. 安全隐患：套管膨胀不均匀会导致套管的变形和裂纹，造成井下作业设备的损坏，甚至引发事故。

套管的裂纹可能导致井下压力失控，造成井喷事故。

2. 作业效率降低：套管膨胀不均匀会导致井下作业设备受阻和卡瓦，严重影响井下作业的进行。

套管的变形可能导致井下作业设备无法正常通过，从而导致作业效率的降低。

3. 经济损失：由于套管膨胀不均匀可能导致作业设备的损坏和事故的发生，从而造成经济损失。

由于套管的裂纹导致井下压力失控，可能导致油气泄漏和环境污染，进而带来巨大的经济损失。

1. 选择合适的套管材质和尺寸：根据井下作业的实际情况选择适应的套管材质和尺寸，以减少膨胀不均匀的可能性。

2. 定期进行检测和维护：定期对套管进行检测，发现问题及时进行维护和更换，以避免因膨胀不均匀而造成的损坏和事故。

3. 加强管理和监督：加强对井下作业的管理和监督，提高工作人员的安全意识和操作技能，预防膨胀不均匀带来的危害。

五、结论套管膨胀不均匀是井下作业中常见的问题，但它可能导致严重的安全隐患、作业效率降低和经济损失。

连续油管井下屈曲行为的理论及实验研究

连续油管井下屈曲行为的理论及实验研究一、引言连续油管井在油气钻井工程中具有重要地位，其动态行为受到了广泛关注。

井下连续油管在施工过程中会发生一系列弯曲与屈曲现象，这些现象往往会影响到油管的稳定性和整个钻井过程的效率。

因此，对井下连续油管的屈曲行为进行理论研究和实验探究，对于提高油气钻井工程的安全性和效率具有重要意义。

本文主要对井下连续油管的屈曲理论及实验研究进行综述，旨在为油气钻井工程相关研究提供参考和借鉴。

二、连续油管屈曲理论分析连续油管在井下弯曲和屈曲时，会产生内力和外力共同作用于其上，从而导致管道的弯曲变形。

井下连续油管的屈曲行为与许多因素有关，包括油管长度、外径、壁厚、管材材质、井深、重力、悬挂方式、管杆连接方式、井眼直径等。

因此，在理论分析连续油管屈曲时，需要考虑多种因素并综合运用不同工具和方法进行分析和计算。

在连续油管屈曲的分析中，常用的方法包括解析法、数值模拟法、有限元法等。

其中，有限元法是最为广泛应用的方法之一，其基本原理是将求解区域分为许多小单元，每个小单元内的形变状态可以用一组简单的形函数表示，从而得到连续油管的滞留曲线。

对于连续油管屈曲的有限元模拟，需要考虑管杆的变形、接头的过渡和联系以及土壤对模拟系统的影响等因素进行建模和计算。

在常规情况下，连续油管的弯曲和屈曲均能通过简单的解析方法进行解决，但是当管道长度大幅度增长或者管径极大时，解析方法由于自身的局限性而无法再掌握完整情况，此时需要使用更高级的方法，如有限元法等。

三、连续油管屈曲实验研究为验证理论分析的结果并更好地掌握井下连续油管的屈曲行为，开展实验研究具有重要意义。

目前，国内外已经有很多针对井下连续油管屈曲行为的试验研究，主要分为室内试验和现场试验两种。

（一）室内试验室内试验主要是利用实验仿真装置进行研究。

常用的仿真装置包括拉力机、弯曲试验机等。

下面以弯曲试验机为例，介绍连续油管屈曲实验的基本原理和操作流程。

实验装置包括弯曲试验机、定位装置和力传感器。

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析【摘要】套管膨胀不均匀变形是井下作业中常见的问题，可能导致井下设备损坏、安全事故等严重后果。

本文通过设计套管膨胀不均匀变形实验，分析了其对井下作业的影响和危害，并提出了相应的安全措施建议。

实验结果表明不均匀套管膨胀变形会导致井下作业设备产生振动、扭曲等问题，增加了作业的风险性。

加强对套管膨胀不均匀变形的实验研究对井下作业的安全性至关重要。

未来应该进一步深入研究该问题，完善安全措施，保障井下作业人员和设备的安全。

本研究旨在提高对套管膨胀不均匀变形问题的认识，减少井下作业中的安全风险，为行业提供重要参考依据。

【关键词】套管膨胀、不均匀变形、实验、井下作业、危害、安全措施、实验结果、讨论、重要性、研究展望1. 引言1.1 背景介绍套管在油气井中扮演着至关重要的角色，它是保证井筒完整性和生产顺利的关键组件。

在油气钻井和生产过程中，套管容易受到膨胀不均匀变形的影响，导致其性能下降甚至失效，给井下作业带来严重的安全隐患。

套管膨胀不均匀变形可能会引起多种问题，如产生应力集中、导致裂纹产生和扩展等。

这些问题不仅会影响套管的承载能力和密封性能，还会对井下作业安全造成严重影响。

研究套管膨胀不均匀变形的机理和影响是至关重要的。

了解套管膨胀不均匀变形对井下作业的影响，有助于制定相应的安全措施和预防措施，保障油气井的安全生产。

通过进行套管膨胀不均匀变形实验及对其危害进行分析，可以为今后的工程实践提供重要参考，提高井下作业的安全性和可靠性。

1.2 研究意义套管膨胀不均匀变形是油田井下作业中的常见问题，会给井下作业带来严重的安全隐患和影响。

研究套管膨胀不均匀变形的实验意义在于深入探究造成套管变形的原因和机制，从而为井下作业提供更有效的安全措施和预防措施。

通过对套管膨胀不均匀变形的实验研究，可以为油田井下作业提供更科学、更可靠的技术支持，提升井下作业的安全性和生产效率。

通过对套管膨胀不均匀变形实验的深入探讨，还可以为新材料的研发和应用提供重要参考，进一步提高井下作业的技术水平和安全标准。

固井过程套管串屈曲变形分析

关键词：管；屈曲；限元；稳套后有失
中图分类号：ＴＥ９１２１３．０ｓｏｃｉｇＤｅｏｍａｉｎａｏｔＣａｉｇｉｍｅｉｇａｙｉｆＢｕｋｌｎｆｒｔｏｂｕｓｎｎＣｅｎｔｎ
２１０１年第４Ｏ卷第４期第１７页
石油矿场机械ｏＩＦＥＬＬＩＤＥＱＵＩＭＥＮＴＰ
２１，０４：７２０１４（）１～１
文章编号：００－４１１３８２（０１０４００１－２１） — ７０５
固井过程套管串屈曲变形分析
王秀文，巨保，金波，欠杯刘黄岳
（．北石油大学机械科学与工程学院，龙江大庆１３１；１东黑６３８
２大庆钻探钻井生产技术服务一公司，龙汀大庆，６４１．黑１３１）
ｓｒｎｈｔｅｏｚｒｘａｓｏｊｃｅｔｃｌｌ，ｏｓｄｒｎｈｏｔｃｂｕｈａｉｇｗｉｈｔｉｇｔａｌｗｅｏａｉｌｂｅｔｎｖｒｉａｂａｉｗｅｌｃｎｉｅｉｇｔｅｃｎａｔｏｔｔｅｃｓｎｔａ
ｗｅｌｏｒｎｄｈｅａｉｂｌｒｓ — ｅｔｏｏｓｒｔｒｌｂｅａｔｖｒａｅｃｏｓｓｃｉｎｆｔｕｃｕｅ，ｔｃｓｎｇｈｅａｉｐｏｔｂｕｋｉａｃｔｃｗｉｈｓ — ｃｌｎｇｎｄｏｎａｔｔｗｅｌｏｒｒｏｖｄｂｙｕｉｇｎｏｉｅｒｍｅｈｏｆｃｎｔｃ，ｎｈｅｉｔａｉｐａｅｅｆｃｓｎｓｌｂｅａｅｓｌｅｓｎｎｌｎａｔｄｏｏａｔａｄｔｎｉｉｌｄｓｌｃｍｎｔｏａｉｇｉｏａｎｅｒｂｔｉｄｆｏｍｈｅｍｕｔ— ａｄｉｔｂｌｔｖｅｓｅｐｏｉｉｎｖａｕｅｔａｃｌｔｄｕｓｎｇｓｒｔｅｔｌｉｂｎｎｓａｉｉｙｗａｕｐｒｓｔｏｌｏｂｅｃｌｕａｅｉｔｕｃｕｒｓａｌｙａａｙｓｓ，ｎｌｓｓｈｉｌｅｅｏｎｔｖｒａｌｃｏｓｅｔｏｎｏｒｔｂｕｋｌｎｅｏｍａｔｂｉｔｎｌｉａａｙｉｔｅｎｆｕｎｃｈｅａｉｂｅｒｓｓｃｉｆｈｅｉｃｉｇｄｆｒ — ｔｏｉｓｈａｍｐｒａｈｅｅｉａｉｉｉａｃｎｄａｌｃｔｏａｕｅｆｒｔｃｉｎａｙｓｓｏｆｉｎ，ｔｖｅｉｏｔｎｔｔｏｒｔｃｌｓｇｎｆｃｎｅａｐｐｉａｉｎｖｌｏｈｅｂｕｋｌｎｇａｌｉ

基于ANSYS数值模拟方法套管钻井中套管柱强度以及屈曲分析

中套管发生破坏的因素有两点，一是井壁的摩擦，二是钻井液的压力作用，因此一方面要在套管内部和外部涂防腐蚀液，另一方面要降低转速，加大钻头水眼以减轻钻井压力。套管钻井的一般特点是钻压控制在12-35KN，这样防止在钻井压力作用下导致的套管弯曲进而引起井斜，还有利于防止钻井事故的发生。钻井转速一般控制在62-122r/ min，这样降低转速可以减小钻井摩擦力，总泵压控制在 7-8MPa以内，减小钻井压力。图1为套管钻井过程中的受力分析：
结构仿真 Struc ture Simulation
现代物业・新建设
2013年第12卷第研究
李增年1，2 （1.长江大学石油工程学院，湖北荆州 434023；2.新疆华油能源工程有限公司，新疆库尔勒 841000）摘要：随着石油钻井技术的成熟与发展，套管钻井技术被广泛地应用于很多软层地表的打井过程中，套管钻井过程中不需要起下钻，并且在漏失带依然可以继续钻进，因此大大提高了钻井效率，而且明显减少了漏失以及井控事故。但是在套管钻井过程中，由于其直接代替钻柱进行钻进，受到很大的钻进动力和摩擦力，套管的强度以及屈曲特性直接影响到钻井效率和钻井事故的发生。基于此本文针对钻井过程中一根套管进行了ANSYS三维建模，并通过ANSYS 网格划分模块对套管进行了结构性网格划分，根据现场钻井工况在预处理模块加载了振动载荷和摩擦力，最后在 ANSYS后处理模块得到了套管的位移强度振动曲线以及屈曲特征值，为套管钻井技术的研究提供了理论参考。关键词：有限元；ANSYS数值模拟；套管钻井；屈曲分析；三维建模；网格划分中图分类号：[O242.21] 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2013）02-0070-03
图3 套管分析workbench设置图

东北石油大学课程设计弯曲段套管抗挤强度有限元讲解

东北石油大学课程设计年月日东北石油大学课程设计任务书课程计算力学课程设计题目弯曲段套管抗挤强度有限元分析专业工程力学姓名学号主要内容：石油工业中，API（美国石油学会）套管强度计算公式是没有考虑任何缺陷的套管强度计算公式，井下套管的使用都是通过API套管强度标准设计的。

但是在实际使用的套管都存在一定的缺陷，如出厂的不圆度、壁厚不均度等，使用过程中套管内壁被钻杆接头磨损和套管在弯曲段时的弯曲。

这些因素或多或少地影响着套管抗挤强度，当套管抗挤强度降低到一定程度时就会造成套管损坏，影响油气资源开发的经济效益。

研究和分析弯曲段套管的抗挤强度就可以知道套管曲率对套管抗挤强度的影响关系，就可以指导现场套管的设计和选材。

套管钢级为N80，屈服强度551.6MPa，泊松比0.3，弹性模量206GPa，外径177.8mm，壁厚13.72mm。

套管曲率取2°/100m、4°/100m、6°/100m、8°/100m、10°/100m，分析计算各种曲率条件下的套管抗挤强度。

基本要求：在课程设计期间，巩固有限元理论知识，掌握边界处理方法，能够应用有限元分析软件ANSYS求解工程中的实际问题，了解力学分析软件的前后处理，掌握有限元分析流程。

在3周时间内，应用ANSYS软件完成课题题目的有限元分析与计算，提交所设计题目的有限元模型、结果和命令流文件，提交5000字左右论文1份（附录为分析过程命令流）。

主要参考资料：[1] 刘巨保．石油设备有限元分析[M]．北京：石油工业出版社，1996．[2] 刘扬，刘巨保，罗敏．有限元分析及应用[M]．中国电力出版社，2008．[3] 罗敏，张强．ANSYS应用—基础篇[M]．大庆石油学院自编教材，2008．[4] 祝效华，余志祥．ANSYS高级工程有限元分析范例精选[M]．电子工业出版社，2004．完成期限指导教师专业负责人年月日目录第1章概述 (1)1.1 弯曲段套管抗挤强度有限元分析的研究目的和意义 (1)1.2 弯曲段套管抗挤强度有限元分析的主要研究内容 (1)第2章理论分析 (3)2.1套管抗挤强度分析 (3)2.2 SOLID45简介 (3)第3章偏磨套管抗挤强度有限元分析 (5)3.1 问题描述 (5)3.2 ANSYS有限元模型建立及求解 (5)结论 (14)第1章概述1.1 弯曲段套管抗挤强度有限元分析的研究目的和意义套管是油井生产中重要的设施，套管损坏问题己受到国内外的普遍关注。

套管钻井中套管屈曲变形的有限元分析

谴越稔一
堡
图２套管在不同井斜角下的屈曲变形
有限元结果分析
笔者通过ＡＡＵＢＱＳ有限元软件对斜直井眼中的套管进行分析计算，研究其屈曲变形。在分析过
程中利用 “ 约束” 和 “ 放松”迭代法来判断套
管和井壁的接触。为方便计算，分析过程中忽略了
一
，
套管的屈曲变形会在井眼内形成弯曲的几何形状，增加了套管的应力而且可能增加产生横向振动的可能性。通常人们采用解析法来研究石油管柱的屈曲
变形，但使用有限元分析法能更清楚地了解管柱在井眼中的变形情况，以便调节套管钻井中的相关参数。
套管；二是在套管柱上安装刚性扶正器。
关键词套管钻井屈曲变形有限元分析扶正器套管鞋
一
—
百
理论分析
选取在直径为１８７ｍ（英寸）的斜直５．５ｍ６井眼中钻进的直径为１４３ｍ（英寸）的套．０ｍ１４管为研究对象。套管在斜直井眼中的受力情况如图１所示。沿长度方向作用的有套管自重和钻井液浮
力等分布载荷ｇ，将这些载荷分解为局部坐标系的
套管钻井作为一种新的钻井技术，广泛引起石油行业的关注。套管钻井 ¨ 指在钻井过程中， “是
直接采用标准的油田套管向井下传递机械能和水力
能，井下钻具组合接在套管柱下面，边钻进边接套

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析套管膨胀不均匀变形是指在井下作业过程中，套管在受到高温、高压等外部作用力的影响下，发生膨胀并导致形状不规则的变形现象。

这种现象可能会给井下作业带来严重的危害，因此进行实验分析并及时采取相应的措施是非常必要的。

一、套管膨胀不均匀变形实验1. 实验目的通过模拟井下高温、高压环境对套管的影响，观察套管膨胀不均匀变形的情况，并分析其可能带来的危害。

2. 实验步骤(1)准备实验装置：准备一台高温、高压环境模拟装置，将套管样品放入其中。

(2)施加作用力：在装置中施加高温、高压作用力，模拟井下环境对套管的影响。

(3)观察变形情况：监测套管在作用力下的变形情况，记录变形的形态和程度。

3. 实验结果通过实验观察和数据分析，发现套管在高温、高压环境下膨胀不均匀，出现了形状不规则的变形现象。

这种变形可能会导致套管的内部应力集中，从而降低了套管的承载能力和使用寿命。

二、套管膨胀不均匀变形对井下作业的危害分析1. 危害一：影响井下作业安全套管膨胀不均匀变形可能导致套管的脆性断裂，从而给井下作业带来安全隐患。

一旦套管发生断裂，可能会导致井内环境的泄漏，造成人员伤亡和环境污染。

2. 危害二：影响井下作业效率套管膨胀不均匀变形会导致井下设备的故障和损坏，进而影响井下作业的效率。

因为套管在井下作业中承担着重要的支撑、封隔和输送功能，一旦套管发生问题，会导致井下作业的停工和延误。

3. 危害三：造成经济损失套管膨胀不均匀变形会导致井下设备和管道的损坏，修复和更换成本较高。

由于井下作业的停工和延误，也会带来生产损失和经济损失。

三、对策与建议1. 加强材料研发针对套管的膨胀不均匀变形现象，需要加强材料研发，研究开发具有抗高温、抗高压性能的高强度套管材料，以提高套管的抗变形能力。

2. 完善工艺技术在套管的生产和安装过程中，需要严格控制材料的质量和加强工艺技术的管理，确保套管的质量和可靠性。

石油套管弯曲变形的仿真分析

5 结论随着服役年限的增长，井下服役的套管都会经受不同
程度的损坏，本文针对套管在井下发生弯曲变形损坏情况，选取多种规格服役套管套管进行了全面详细的计算，为现场评价井下套管的服役状态，提供了有效的理论依据。
井下套管弯曲变形的必要条件是套管周围掏空或失去约束；地层运移和骨架塌陷是造成井架套管变形损坏的重要条件；井架套管掏空高度越高，套管发生弯曲变形所需的外力越小；井架套管掏空高度越高，套管发生弯曲变形横向偏移量越大。所以在实际生产中一定要预防套管弯曲变形发生的条件的出现。
当侧向载荷增加到65mpa时套管最大变形为45410mm是套管变形由弹性进入塑性的转折点此后套管的流动性迅速增加套管出现了局部屈服但是套管并结论随着服役年限的增长井下服役的套管都会经受不同程度的损坏本文针对套管在井下发生弯曲变形损坏情况选取多种规格服役套管套管进行了全面详细的计算为现场评价井下套管的服役状态提供了有效的理论依据
尾舵驱动器 9 接到遥控信号或是单片机控制信号，调整转向舵 8 的位置改变前进方向。如果采用螺旋前进工作模式时，调整转向舵 8 改变船体的旋转半径，使它适合漂浮物的分布宽度；随后调整加速检测开关 11 相对与船体 7 的位置，指南针的指向绝对静止，这样就改变了加速检测开关 11 与船体 7 的相对位置，从而改变了加速行驶的方向，使它的行驶方向与水面漂浮物的分布长度方向一致即可。这样，水上清洁机器人就会自动的完成水上清洁工作。
12 7.5237 575.83 P110- 177.8 12.1 8.324 579.35 - 10.36

管材弯曲壁厚变形的有限元模拟与试验分析

2 试验条件管材的弯曲加工方法有很多种 , 研究的内容主
要是回转牵引式弯曲。试验前对试验用管材的几何形状、尺寸其中包括管线平行度、圆度和壁厚公差等进行测量 , 以保证其符合国家相关标准。弯曲成形后将试件在弯曲平面上沿中轴线剖开测量壁厚。弯曲试验用管材为 1Cr18Ni9Ti 不锈钢 , 管外径 d0 = 6 、8 mm;弯曲模半径分别为 15 mm 和 30 mm ,壁厚 t0 = 1 mm。弯曲试验设备采用手动弯管机。
Beijing 100081 , China ) Abstract : One la rge-scale finite-element method ( FEM) softwa re was used to simulate the deforma2 tion p rocess of rota ry-p ull typ e pip e bending. The res ults of the deformation of inside a nd outside wall thic kness of the bent pip e a re basicall y conformed to test values . The res ults of the simulation also reveals that the strain of inside a nd outside wall thic kness of the bent pip e is relatively even a nd to some extent c ha n ges the wall thic kness a round the strai ght pip e section out of the bendin g ta ngenc y p oint . The greater equivalent stress centers a round the terminal end of the bent section of the pip e a nd also pa rtially exists a round the be ginning end of bending whic h works as the stress tra nsferring a rea . A little stress is still found in the bent pip e wall . Key words : pip e bending ; wall thic kness deformation ; finite element ; numerical simulation

针对套管变形的井下作业处理技术

针对套管变形的井下作业处理技术套管的损坏变形直接影响着油水井的正常生产，甚至导致停产，严重的情况会导致井筒的报废。

因此必须重视油水井套损的修复作业，一旦发现套管变形或者损坏的情况，立即进行修复治理，恢复套管的完好状态，保证油田生产的顺利进行，达到设计的生产能力，为油田生产企业创造最佳的经济效益。

标签：井下作业;套管变形;应对;处理井下作业修井作业的施工过程中，针对套管变形的情况进行处理，及时修复套损的状况，恢复套管的正常运行状态，使其满足油田生产的技术要求。

不断优化套损修复的措施，提高井下作业修井作业施工的质量，更好地为油田生产提供服务。

1.套管损坏的类型当油水井出现套管损坏的事故后，会影响到油水井的正常生产。

使生产管柱不能正常下入到井筒内，套管变形缩颈后，油管及井下的抽油泵等无法下入到井筒内。

套管损坏的部位还是大量地出水出砂，无法实施增产的技术措施，液体的循环很难建立起来。

套损严重的情况，会导致油水井的报废，增加了油田生产的成本，给油田生产带来诸多不利的影响1.1套管损坏类型的判别当套管试压压力下降的快，打不起来压的情况下，判断套管存在损坏的可能性。

油井正常生产过程中，突然不出油了，可能存在套管漏失的状况。

注水井突然泵压下降，注水量增多了，而且目的层没有见到注水的效果，判断是否存在套管损坏的现象。

如果发现井口出现油气水冒出的现象，极有可能是套管出现损坏的状况，需要进一步验证，确认故障类型，才能采取最佳的修井技术措施，及时挥发油水井的正常运行状态。

通过验证套损的具体位置，损坏程度及套损的类型，为后续的套管损坏的修复作业，提供最佳的基础。

通井的操作，能够确定套管变形错断的深度，打铅印的方式，确定套管变形的程度，对套管变形的深度及套管变形的位置进行确认。

井径测井的方式，能够测量出套管变形的程度，变形井段的长度等资料。

利用封隔器找窜的方法，确定套管破裂的井段，为套管修复提供基础信息资料。

1.2套管损坏的类型套管变形，由于固井施工质量的欠缺，导致套管的承压发生变化，引起套管发生缩颈变形，影响到套管的正常使用。

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析1. 引言1.1 研究背景套管在油气开采中扮演着重要的作用，它被用于固定和封堵井眼，同时也起到了保护井壁和环境的作用。

在井下作业过程中，套管可能会发生膨胀不均匀变形的现象，这可能会导致井下作业中的一系列问题和危害。

对套管膨胀不均匀变形进行实验研究以及分析其对井下作业造成的危害具有重要意义。

套管膨胀不均匀变形可能导致套管变形、扭曲和裂缝等问题，进而影响到井下作业的安全性和生产效率。

了解套管膨胀不均匀变形的机理和特点，可以帮助我们更好地预防和解决这些问题，从而保障井下作业的顺利进行。

开展关于套管膨胀不均匀变形实验及对井下作业造成的危害分析，有助于增进对套管行为的了解，提高井下作业的安全性和效率。

1.2 研究目的本实验的研究目的主要包括以下几个方面：1. 探究套管膨胀不均匀变形的机理和规律，深入了解套管在井下作业中出现不均匀变形的原因和过程。

2. 分析套管膨胀不均匀对井下作业的危害，为井下作业人员的安全提供科学依据和预防措施。

3. 研究套管膨胀不均匀的影响因素，为进一步的研究和应对措施提供理论支持和实践指导。

4. 通过本实验的设计和结果分析，为解决套管膨胀不均匀变形问题提供有效的方案和技术支持，为提高井下作业效率和安全性做出贡献。

1.3 研究意义套管在油田井下作业中扮演着至关重要的角色，承担着支撑井壁、保护油管和防止井壁塌陷等重要功能。

套管在实际使用过程中会受到各种因素的影响，其中一种常见的问题就是套管膨胀不均匀引起的变形。

这种变形不仅会影响套管的稳定性和密封性，还会给井下作业带来一系列的安全隐患。

对套管膨胀不均匀变形的实验研究具有极其重要的意义。

通过开展相关实验研究，可以深入了解套管膨胀不均匀的变形规律和机理，为实际作业中的问题提供科学依据和技术支持。

对套管膨胀不均匀变形造成的危害进行深入分析，可以帮助油田企业更好地制定预防措施和应对策略，保障井下作业的顺利进行，降低事故风险和生产成本，提高油田的生产效率和经济效益。

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析【摘要】套管膨胀不均匀变形是油田开发中常见的问题，会对井下作业造成严重危害。

本文从实验目的、实验原理和实验步骤等方面介绍了套管膨胀不均匀变形的实验过程，同时分析了其对井下作业的危害，包括可能导致套管破裂、井口封堵等问题。

为此，提出了预防措施，如加强套管连接部位的监测，定期进行套管膨胀检测等。

最后总结了套管膨胀不均匀变形实验对井下作业的危害，同时提出了建议和展望，希望能够引起工程技术人员的重视，有效防范和解决相关问题，保障井下作业的安全进行。

【关键词】套管膨胀、不均匀变形、实验、井下作业、危害分析、预防措施、总结、建议、展望1. 引言1.1 套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析套管膨胀不均匀变形是在油田井下作业中常见的问题，它可能对井下作业造成严重的危害。

为了更好地了解这一现象并采取有效的预防措施，我们进行了套管膨胀不均匀变形实验及对其对井下作业造成的危害分析。

在本次实验中，我们的主要目的是研究套管膨胀不均匀变形的原因和过程，并分析其对井下作业的潜在危害。

我们将详细介绍实验的目的和原理，探讨套管膨胀不均匀变形的机制和特点。

然后，我们将描述实验的具体步骤和操作流程，以便展示实验的可行性和可靠性。

在危害分析部分，我们将结合实验结果和理论知识，深入探讨套管膨胀不均匀变形可能带来的各种井下作业隐患，包括井筒结构破坏、生产管道受损等问题。

我们将提出预防措施，以减少套管膨胀不均匀变形可能造成的损失和风险。

本文将通过实验及分析，全面评估套管膨胀不均匀变形对井下作业的影响，为相关领域的工作者提供参考和指导。

通过深入研究和实践，我们将更好地认识套管膨胀不均匀变形的机制和特点，促进油田井下作业的安全和高效进行。

2. 正文2.1 实验目的实验目的是通过模拟套管膨胀不均匀变形的实验，深入探讨该现象对井下作业的潜在危害。

具体目的包括：1.研究套管膨胀不均匀变形的机理和规律，为预防措施提供科学依据；2.了解套管膨胀不均匀变形对井下作业设备和人员安全的影响，为作业现场管理提供参考；3.研究套管膨胀不均匀变形的影响范围和程度，为设计优化提供技术支持；4.验证现有理论模型的有效性和可靠性，为进一步研究提供基础。

套管弯曲试验方法研究

套管弯曲试验方法研究摘要：本文介绍了一种弯曲试验模型及试验实施方法和计算公式的推导，并对试验方法的精度和可行性用实例进行说明，得出四点弯模型可更准确模拟定向井的弯曲井况，且实施起来比较方便,应变法测量弯曲狗腿度可实现狗腿度的精确测量和控制。

论文关键词：弯曲模型,应变,狗腿度定向井、大斜度井、水平井、稠油热采井等等固井下套管作业中，套管有可能由于受三维应力状态而发生弯曲，定向井、水平井的0-90度造斜段弯曲度更大。

基于套管在井中的弯曲状况，很多学者提出了不少井况下套管的弯曲模型、仿真和计算方法等【1-7】，但是要评判套管在定向井固井作业中的整管弯曲使用性能，还是整管串的实际使用性能评价试验最有说服力，那么套管的使用性能评价试验中弯曲如何实现呢，在本文中就讨论这个问题。

二、套管弯曲模型的建立定向井中固井下套管时受轴向拉伸或压缩，横向内压或外压，弯曲段有弯曲作用，因此套管在弯曲段为纵横弯曲，在井下弯曲段一般都有扶正器，扶正器与井壁充分接触，我们视其为绞支，其井下具体受力模型如图1【2】所示，F为所受拉力，q为套管柱自重。

由于试验时套管比在井下套管柱要短的多，其自重对管的弯曲力微乎其微，因此假设其为零，但为了在试验中更好的模拟实际弯曲行程的狗腿度，需对样管施加横向载荷。

实际井况中弯曲套管柱受均匀载荷产生弯曲，因此套管的实际使用性能评价试验中弯曲试验也应使套管柱尽量承受均布载荷，以更接近实际使用工况。

四点弯模型相对其他形式的弯曲模型，两个加载点中间部分可以得到均布弯矩，如图2所示。

而且加载点的加载在工程上较容易实现，用两个液压缸进行加载即可完成。

加载点中间部分有充分的空间保证弯曲变形测量仪器的安装，因此四点弯模型最接近井况，也是最容易实现的一种形式。

试样两端铰支，在加载点Ｃ和Ｄ之间弯矩是相等的。

实际四点弯装配图如图3所示，中间两个液压缸缸为加载P，左为C点，右为D点。

框架两端下方分别为支撑缸，即绞支点A和B。

套管膨胀不均匀变形实验及其对井下作业造成的危害分析

6.0 117.0 11.96 11.48 10.4 9.73 9.21 11.05
2 10.8 122.3 11.80 11.50 10.54 9.24 8.54 10.95
16.4 128.5 11.72 11.33 9.30 8.62 11.08 10.59
20.9 133.5 11.24 11.46 9.23 8.01 11.08 10.34
“3”号钢管分别截取一段样管进行无损探伤。探伤使用CTS-
-22型超声波探伤仪、以同规格“U”形槽C10作当量，探头
角度30℃。探伤结果见表2。
表2 不同膨胀率下的6个样品的探伤结果
管子膨胀率（%） 0 6.0
10.8 16.4 20.9 26.6
探伤结果发现几处外伤发现1处超当量缺陷发现2处内伤发现1处超当量内伤，发现1处超当量外伤发现等当量内伤未发现等当量缺陷
关键词：井下作业膨胀管补贴技术稳定性
由于制造精度问题，实际生产的套管往往具有一定的尺
寸偏差，套管存在壁厚不均匀以及不圆现象。这种尺寸不均
匀现象在套管膨胀过程中的变化规律对套管膨胀的稳定性以
及膨胀后套管性能具有直接影响。通过实物试验可以直观地
得到套管的壁厚与圆度偏差随着套管膨胀过程的发展变化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
规律。
0 110.4 11.24 11.48 11.18 11.07 11.04 11.58
6.0 117.0 11.38 11.25 10.43 11.4 10.03 11.60
3
10.8 122.3 11.28 11.12 9.94 10.8 9.65 11.50 16.4 128.5 11.43 10.25 9.24 9.95 8.16 11.12