油套管API抗挤毁强度公式计算
套管全管壁屈服挤毁压力计算
套管全管壁屈服挤毁压力计算孙永兴;林元华;施太和;刘素君;陈丽萍;张帆【摘要】分析了API屈服挤毁公式和ISO全管壁屈服挤毁压力公式,认为:API Bulletin 5C3屈服挤毁设计的基本原理是管内壁屈服即失效,实际上,内壁开始屈服时套管还有很大的抗挤余量,对于D/t＜15的厚壁及特厚壁套管,若按API提供的这种最小屈服挤毁公式计算,会造成管材浪费或选择套管难的问题;而ISO全管壁屈服挤毁压力公式并非是全管壁屈服公式,可能并不适合所有壁厚段套管强度的计算.为此,根据弹塑性力学理论推导出了任意屈服半径处及全管壁屈服时的挤毁强度公式.通过计算对比可知,对于D/t≤15的厚壁管(API Bulletin 5C3用屈服公式计算套管强度)用von Mises屈服准则计算的套管内壁起始屈服挤毁强度值,要比现行的API Bulletin 5C3屈服挤毁值高15.45%,而全管壁屈服挤毁值至少要比API Bulletin 5C3屈服挤毁值高出32.78%.%The analysis of API 5C3 yield collapse formula and ISO through-wall yield collapse formula shows that the basic design principle of API 5C3 is the failure of inner wall. In fact,casing wall still has a great of collapsing when yielding. For casing (D/t＜15) and special thick casing, the formula for determination of minimum yield collapsing provided by API will result in the casing waste or the difficulty in choosing casing. While the ISO through-wall yield collapse formula is not completely through-wall yield collapse formula which cannot be used for all casing. The yield collapse formula for arbitrary radius and the through-wall yield is obtained by elastic-plastic mechanics theory. The comparison shows that for casing (D/t＜15),initial yield collapse strength for inner casing calculated by von Mises yield criterion is 15. 45％ higher than that of usingAPI 5C3, and the through-wall yield collapse strength is 32. 78％ higher than that of using API 5C3's.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2011(039)001【总页数】4页(P48-51)【关键词】套管;屈服应力;抗压强度【作者】孙永兴;林元华;施太和;刘素君;陈丽萍;张帆【作者单位】中国石油川庆钻探工程有限公司,钻采工程技术研究院,四川,广汉,618300;CNPC石油管工程重点实验室(西南石油大学),四川,成都,610500;CNPC 石油管工程重点实验室(西南石油大学),四川,成都,610500;CNPC石油管工程重点实验室(西南石油大学),四川,成都,610500;中国石油川庆钻探工程有限公司,钻采工程技术研究院,四川,广汉,618300;中国石油川庆钻探工程有限公司,钻采工程技术研究院,四川,广汉,618300;中国石油川庆钻探工程有限公司,钻采工程技术研究院,四川,广汉,618300【正文语种】中文【中图分类】TE925+.2套管是油气井生产中重要的设施，一般要承受较高的外挤压力，当这种压力超过套管本身的强度时(非API值)，套管就会被挤毁，影响钻井施工，严重时甚至导致全井报废。
油套管抗内压强度计算公式
油套管抗内压强度计算公式在石油钻探和生产过程中，油套管是一种重要的管道设备，用于保护井眼、固定井壁、输送油气等作用。
而油套管的抗内压强度是评定其安全性能的重要指标之一。
在设计和使用油套管时，需要对其抗内压强度进行计算，以确保其能够承受井下压力的作用，保障井下作业的安全进行。
油套管抗内压强度计算公式是用来计算油套管在内压作用下的承载能力的理论公式。
其计算过程需要考虑油套管的材料特性、几何形状、壁厚、内外径、工作条件等多个因素，以得出合理的抗内压强度数值。
下面我们将介绍油套管抗内压强度计算公式的基本原理和具体计算方法。
首先，油套管的抗内压强度计算公式可以用以下一般形式表示：P = 2St/D 0.8Pw。
其中，P表示油套管的抗内压强度，单位为MPa；S表示油套管的抗拉强度，单位为MPa；t表示油套管的壁厚，单位为mm；D表示油套管的外径，单位为mm；Pw表示井下压力，单位为MPa。
在实际计算中，需要根据油套管的具体情况和工作条件，确定S、t、D和Pw 的数值，然后代入上述公式进行计算。
下面我们将逐步介绍这些参数的确定方法。
首先是油套管的抗拉强度S。
油套管的抗拉强度是指其在拉伸状态下的最大承载能力，通常由材料的力学性能和工艺处理等因素决定。
在实际计算中，可以通过材料的相关标准和规范，查找到具体材料的抗拉强度数值。
一般来说，油套管的抗拉强度在设计和使用中应有一定的安全系数，以确保其在工作条件下不会发生拉伸破坏。
其次是油套管的壁厚t和外径D。
油套管的壁厚和外径是直接影响其抗内压强度的重要参数。
在实际计算中，需要根据油套管的设计要求和工作条件，确定其壁厚和外径的数值。
一般来说，油套管的壁厚和外径会受到材料成本、重量、强度等多个因素的影响，需要在满足设计要求的前提下进行合理的选择。
最后是井下压力Pw。
井下压力是指油套管在工作条件下所承受的内压力，通常由井底压力和地层压力等因素共同决定。
在实际计算中，需要根据井下地层情况和工作条件，确定井下压力的数值。
套管抗挤毁强度计算
105.60 103.48 -20.1
Ф177.8×10.36 N80Q 0.0006826 0.021320 16.6145 580
69.80
70.49 0.99
Ф177.8×10.36 CS-80T 0.0005311 0.009586 16.7274 580
72.2
70.87 -1.84
Ф177.8×10.36 CS-110T 0.0013796 0.036693 16.8864 803
The Calculation of Casing Collapse Strength
Shen Zhaoxi (Tubular Goods Research Center of CNPC)
Abstract According to the elastic theory, the calculation formula of the ideal casing is introduced
公式（3）和（4）是理想套管在均匀外压作用下的抗挤强度计算公式，取二者之中的较 小值。但实际工程中，套管不是理想圆管，往往存在内径、外径和壁厚不均匀，以及残余应 力等缺陷，有必要对公式（3）和（4）进行修正。以外径不圆度和壁厚不均度及残余应力为 参数，文献[4]对理想套管抗挤强度进行了修正。但是从统计学观点来看，外径不圆度和壁厚 不均度仅仅考虑到了实测尺寸的最大和最小值，没有考虑到中间值的影响，而中间值才是分 布概率最大的。因此本文根据统计学原理，认为外径和壁厚的实测值变异系数才能更准确的 反映套管的几何缺陷程度[1]。根据文献[5]，套管实际抗挤强度与理想套管失稳外压和内表面 屈服外压的关系如下：
p
图 1 理想圆管力学模型
设套管外径为 2b，内径为 2a，壁厚为 t，材料弹性模量为 E，泊松比为 μ ，受均匀外压
油气井套管柱强度计算方法文献调研报告
油气井套管柱强度计算方法文献调研报告 1抗挤强度计算方法1.1 前苏联1930年布尔卡柯夫首先提出了油气井套管抗挤强度计算公式，而1933年铁摩辛柯从另外的途径也得到了该公式[1]，因此该公式被命名为布-铁公式：⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++-⎪⎭⎫ ⎝⎛++=y y y c EK K e EK K e EK K P σσσ222242312311.1 （1） 式中：K=t/D ，为壁厚与外径之比。
布尔卡柯夫[2, 3]通过实验验证了该公式，并发现该公式计算得到的套管抗挤强度要比实验值小1.13倍，同他认为处于压缩状态下工作的屈服极限为拉伸状态下工作的屈服极限1.1倍，即⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++-⎪⎭⎫ ⎝⎛++=y y y c EK K e EK K e EK K P σσσ2222423123124.1 （2） 随后式（2）被前苏联国家石油研究采用，在上世纪四十年代作为国家标准进行使用。
从上世纪50年代开始，前苏联颁布的ГОСТ632-50、ГОСТ632-57、ГОСТ632-64 分别采用了不同形式的萨尔奇索夫（Г.М.Саркисов）公式作为抗挤强度的计算依据。
萨尔奇索夫公式不但考虑了套管不圆度的影响，而且同时考虑了壁厚不均度的影响。
1960年5月，萨尔奇索夫在前苏联“石油业”杂志上发表的最新形式的套管抗挤强度公式为：⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=y y y c EK K e EK K e EK K P ρσρρσρρσ202min 320min 320min 42312311.1（3）式中：D t K min min =，D t K 00=，min0K K =ρ 随着套管抗挤毁理论的发展，人们对套管抗静水外压的理论有了许多新的认识[4]，曾经在苏联流行了二十多年并作为国家标准的基础理论的萨尔索夫公式，终于遇到了耶内敏柯（Ереценко）等人的挑战。
套管设计基础
p: 内压力
p
pLeabharlann 井内气体压力分布精确算法示意图
p0为第 0 步的压力； pf为地 层压力； pi 为第 i 步的压力； pi+1 为第 i+1 步的压力； pn 为第 n 步的压力； i 为第 i 步的气体密度； Ti 为第 i 步 的温度； Zi为第 i 步的气体 压缩因子； hi 为第 i 步的气 柱高度； mg为气体分子量； R为普适气体常数。
pi i 1000R Z i Ti
mg
载荷分析
用简化公式和精确算法计算的井口压力比较
0
1000
地层压力 简化公式 精确算法 井涌气体密度=0.700s.g. 温度梯度：2.00℃/100m 井涌气体类型：凝析气
2000
垂深（m）
3000
4000
5000
6000 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000
定义一种套管
5. 单根套管的长度
6. 公称重量
(包括接箍重量的平均值，kg/m)
(e.g. 47 lb/ft=70 kg/m)
s e
Casing Threads and Couplings
API round threads - short
API round thread - long
{ CSG }
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
用可靠性理论解析API套管强度的计算公式
摘 要 ： 对 美 国 石 油 学会 （ Ｉ制 定 的 套 管 强 度 计 算 公 式 中 引用 的 若 干 个 修 正 系 数 理 论 意 义 不 明 确 的 问 题 ， 论 了 ＡＰ 套 管 多个 针 ＡＰ ） 讨 Ｉ
属 性 参 量 的分 布 规 律 和 分 布 参 数 。采 用 基 于 Ｍｏ ｔ— ａ ｌ 法 的 Ｌ ｔ ｐ ｒ ｕ ｅ随机 模 拟 方 法 ， 拟 得 出 了套 管 强度 的 分 布 规 律 ｎｅＣ ｒ ｏ方 ａｉ Ｈｙ ｅ ｅ ｂ ｎ 模 以及 套 管 几 何 尺 寸 和 管 材 力 学 性 能 的 随机 性对 套 管 强度 随 机 性 的 影 响 规 律 。运 用 可 靠 性 理 论 建 立 了 套 管 强度 的 可 靠 度 计 算 模 型 ，
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｉ ｎ ｔｔ ｅｐ ｏ ｌ ｍ ｆｅ ｕ ｖ ｃ ｌ ｏ ｒ ｃｉ ｎ ｃ ｅ ｉｉｎ ｏ ｍ ｕａ ｆ ａ ｉ ｇ ｓ ｒ ｎ ｔ ｕ ｔ ｄ ｉ ｈ ｍｉ ｇ ａ ｈ ｒ ｂ ｅ ｏ ｑ ｉｏ ａ ｒ ｅ ｔｏ ｏ ｆ ｃｅ ｔ ｒ ｌｓ ｏ ｓｎ ｔ ｅ ｇ ｈ ｑ ｏ ｅ ｔ ｅＡｍｅ ｉａ ｔ ｏ ｅ ｍ ｎ ｃ ｆ ｃ ｎ ｒｃ ｎ Ｐｅｒ ｌ ｕ Ｉ — ｓ ｉｕ ｅ （ ｔ ｔ ＡＰＩ ｔ ），ｔ ｅ ｒ ｇ ｌ ｒ ｉｓａ ｄ ｄ ｓ ｒｂ ｔ ｎ ｏ ａ ａ ｔ ｒ ｏ ａ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｏ ｈ ｅ ｕａ ｉ ｅ ｎ ｉｔ ｉ ｕ ｉ ｆｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｆ ｒｃ ｓｎ ｒ ｐ ｒ ｉ ｆＡＰ１ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｕ ａ ｉ ｅ ｆ ａ ｉ ｇ ｔ ｏ ｅ ｗｅ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｅ ｒ ｇ ｌｒｔ ｓ ｏ ｓｎ ｉ ｃ
ｓ ｒ ｎｇ ｈ ｓ ｒｂ ｉ ｅ ｅ ｏｂ ａ ｎ ｄ ｅ ｎｓ ｏ ｔｎ ｙ ｒ ｕｂ ｔ ｈａｓｉ ｉ ｕ ａ ｉｎ ｅ ｈｏ ｂａ ｅ ｏｎ Ｍ ｏｎｔ — ｒｏ ｅ ｈｏ ｔ ｅ ｔ ｄｉｔｉ ｕｔｏｎ ｗ ｒ ｔ ｉ ｅ ｂｙ ｍ ａ ｆＬａ ｉ Ｈ ｐｅ ｃ ｅ ｓｏｃ ｔｃ ｓｍ ｌ ｔｏ ｍ ｔ ｄ ｓ ｄ ｅ Ｃａ ｌ ｍ ｔ ｄ． Ｔ ｈ ｅ
纯外压下套管弹塑性抗挤强度的计算
、 、 ． 产
套管弹塑性抗挤强度 计算模型的建立与求解
１ 双剪统一强度理论 ． 双剪统一强度理论是一种全新的考虑了中间主
压缩， 应变的 平面 拉密弹性解为［： ］ ’ 内Ｊ １ ｒｒ 一ａ２ ／
Ｕ＝ １ ｒ ｒ 一 － ｒｂ ａＰ ／
由上述计算结果与试验值的比较可知： （）按 Ｖｎ ｅ准则计算值偏大， ｒｃ 准 １ ｏ Ｍｓ ｉｓ Ｔｅ ａ ｓ 则计算值与试验值较接近； （）随ａ的降低 （ ２ 即材料抗压强度的增大） ， 抗挤强度提高； （）笔者的计算值比 Ａ Ｉ ３ Ｐ 公式能更准确预测
２０ 年 ０６
第３ 卷 ４
第１期 １
了 ｒ 、 、
、 １ １
０＝ 不 ｒ ， － － ０ １ ｒ ａ ２Ｐ ／ ｂ
４ １ ｒｒ ＋二２ ／
应力影响的适用于各种不同材料的强度准则， 它用 一个统一的模型、简单的数学表达式。其数学表达
式为’ 仁： ］
对于平面应变弹塑性问题的研究， ： ，为中间主应 ｖ ＜ 力， ： ｍ（： 。） ２， 且，＝ ，＋ 。 ／ 式中ｍ值为２ －ｍ ＜ 在弹性区，可取 ｍ ｐ 在塑性区， －１ －， １ ＝ ， ２ ｍ ｝ ０ 当取ｍ＝ ， １ 若规定。： Ｏ ， ， Ｏｉ 则分析可得 ｒ ｒ ２ ３
关键词 双剪统一强度理论 套管 弹塑性抗挤强度 初始几何缺陷
。 ａ ，，
引
公
ｒ ＝ Ｑ ，一 了一 一丁ｌ ＇ ＋ Ｑ， 二 Ｑ， １ Ｄ ？ ｏ ）
日
１ 十 Ｄ 一
纯外压下套管弹塑性挤毁计算判 Ｑ３
表１ 试样初始几何缺陷、残余应力及材料屈服强度
套管编号
不圆度／ ％
１ Ｔ ２ Ｔ ３ Ｔ ４ Ｔ ５ Ｔ
套管抗挤特性及高抗挤套管——《油套管标准研究、油套管失效分析及典型案例》(4)
套 管的挤毁压力 比 Ａ Ｉ ｕｌ Ｃ 高或 者高 ２ ％～ Ｐ Ｂ ｌ５ ２ ５ ３ ％，但不能笼统地称其为高抗挤套管 ，而应根据 ０ 影响因素如椭 圆度 、残余应力 、 屈服强度来界定 比
就会产生 “ 塑性流动” ．使套管受到挤压 。由于地 较合理 。椭圆度对挤毁压力影响很大 ，对塑性挤毁 弹过 渡 挤 毁影 响最 大 。椭 圆 度在 某 些 情 况 下 层 出砂造成套管径 向非均匀外挤压力 ，在地层上覆 和 塑／
出 ．高抗挤 套管是 采用 一种 特殊 生产 操作 获得 的产
要型式 ．抗挤毁特性是衡量套管承受外压作用不发
生失 稳变形 的能力 。临界挤毁 抗力 是 套管 强度设 计
的重要依据。 套 管柱外 压力 主要 由管外 钻井 液 和水泥 浆液 柱 压力 ．地层 中 的油 、气 、水 压力及 上覆 地压 力 和地
１ 高抗挤套管［ ］ １ － ３
什么是高抗挤套管 ，目 前没有明确的规定。有
人把 某 一 单 位 长 度 重 量 级 钢 管 具 有 比按 Ａ ＩＢ ｌ Ｐ ｕｌ
值高 ： （ ）在整个 Ｄ ｔ 围内 ，挤毁压 力试验 值 比 ２ ／范
Ａ Ｉ Ｐ 计算 值高 。
图 ２ ＭＷＣ ９ 是 一 ５钢 级 套 管 与 Ａ ＩＣ ５钢 级 套 Ｐ ９ 管 抗挤 压 试 验对 比。进 行 试验 的套 管 从 １ ７ｍ ２ ｍ （ ｎ到 ２４５ｍｍ（￣ｉ） ５ｉ） ４． ９－ｎ 。试验 值 比较分 散 ，这
压力 的联合作 用下 ．套 管将发 生挤 毁 和错 断 。注 蒸 可 使套 管 的挤 毁压 力减 小 ３ ％ （ １。 ０ 图 ）
对按 Ａ Ｉ Ｐ 标准生产 的 Ｃ ５以及更高钢级 的套 ７ 汽单井吞吐稠油热采井的套管损坏除与热应力超过 其作业温度下的屈服强度有关外 ，还与其抗挤特性 管 ．进行 了许多次挤毁试验 ，其明确的结果是 ： （ ）套管 的实 际的屈服点 比 Ａ Ｉ １ Ｐ 规定的下限 的变化 密切相 关 。
煤矿大口径直排钻孔套管抗挤强度计算
煤矿大口径直排钻孔套管抗挤强度计算近年来在煤矿安全生产中大口径直排钻孔得到越来越广泛的应用。
这类井孔套管直径大、重量大，在套管下入井孔过程中，一旦出现套管被挤毁的事故，将造成巨大经济损失。
本文根据美国石油协会常规套管抗挤强度的计算公式，先进行理论计算，然后采用修正系数对理论计算结果进行修正，最终得出套管的实际抗挤强度，在霍州煤电集团某煤矿直排钻孔的施工中进行了应用，工程取得圆满成功，验证了大口径套管抗挤强度计算方法的可行性。
标签：煤矿直排钻孔大直径套管抗挤强度计算修正系数1引言随着煤矿开采向深层发展，水害问题，特别是奥陶系岩溶水对煤炭资源的开采已构成严重威胁，为解决采矿中的安全防护及排水问题，近几年很多煤矿采取施工直排钻孔加强矿井排水能力，为煤矿安全生产提供了有力的保障。
煤矿直排钻孔的直径一般为500～900mm，井孔深度在300～800m不等，下入井孔内的套管直径一般在400～800mm之间。
由于井孔直径和套管直径都比较大，这类井孔施工周期长、难度大、施工费用高，一旦发生套管损毁事故，将造成极大经济损失，因此，对套管抗挤强度要求已经成为套管选型的决定性因素。
20世纪60年代，美国石油协会（API）在大量试验的基础上得出了套管抗挤强度计算公式，直到现在仍然被应用于预测套管抗挤强度。
但此公式计算套管强度只用于常规油田标准套管（Φ139.7mm、Φ177.8mm、Φ244.5mm、Φ339.7mm 等尺寸），非标大直径套管很少涉及。
煤矿直排钻孔要求排量大，所下套管直径远远超出油田系统套管直径范围（通常直径为Φ426mm、Φ530mm、Φ630mm、Φ720mm等）。
煤矿直排钻孔套管直径大、重量大，施工过程中常采用浮力阀方式下套管（即把套管底部用逆止阀封闭，借助钻井液浮力以减轻重量下管），此方法在减轻下套管提升力的同时，使得套管内外压强不均，套管在下入井孔过程中，井孔内钻井液将对套管产生横向（井孔为纵向）内挤力，随着套近年来在煤矿安全生产中大口径直排钻孔得到越来越广泛的应用。
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。
套管抗挤强度分析及计算
套管抗挤强度分析及计算
申昭熙;冯耀荣;解学东;杨鹏
【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(030)003
【摘要】为提高套管挤毁压力预测精度,应用统计方法对213根套管全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析,研究了外径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响.分析结果表明,径厚比、屈服强度是套管抗挤强度的主要因素,不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布.利用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和残余应力的不同位置组合进行了模拟分析.结果表明,数值相同的外径不圆度、壁厚不均度及平均残余应力组合不同时,套管的挤毁压力相差很大.最后提出了一个套管抗挤强度计算公式,计算简单,精度可满足工程要求.
【总页数】4页(P139-142)
【作者】申昭熙;冯耀荣;解学东;杨鹏
【作者单位】中国石油天然气集团公司管材研究所,陕西,西安710065;中国石油天然气集团公司管材研究所,陕西,西安710065;中国石油天然气集团公司管材研究所,陕西,西安710065;中国石油天然气集团公司管材研究所,陕西,西安710065
【正文语种】中文
【中图分类】TE973;TB12
【相关文献】
1.考虑制造缺陷的套管抗挤强度计算新模型 [J], 孙永兴;易炳刚;林元华;韩烈祥;施太和
2.磨损套管抗挤强度计算模型 [J], 梁尔国;李子丰;赵金海
3.非均匀外载下弯曲井眼中含缺陷套管抗挤强度计算新模型 [J], 胡旭光;胡光辉;何焱
4.非均匀外载下弯曲井眼中含缺陷套管抗挤强度计算新模型 [J], 胡旭光;胡光辉;何焱
5.深井套管抗挤强度分析及计算 [J], 杜春常;谢光平;刘崇建
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油管与套管抗内压强度研究
方 ，ｕｌ式 ＝ ｏ２ ）Ｋ （ 法１ａｅ ： ｒ一 ｌ ２ Ｆｐ公 ｓ ｎ ） （
方法 ２ Ｖ ｎｔｒ ｎ公 式 ：ｂｏ ｌ Ｋ ，ａｌ ｓ ｅｏ Ｐ＝ －ｎ ｂ 方法 ３ Ｍｉ ｓ 式 ：ｂ一 ， ｓ 公 ｅ ｐ＝ ｏ ｎＫ ＇ Ｊ
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方 ４ 径 式 ｈｒ 寻） 法， 公 ：２（ 中 ｐｔ ＝
些 钢级 的屈 服强 度 比抗 拉 强度小 很 多 。 因此 ， 屈服 强 用
１ Ａ Ｉ 管抗 内压 强 度 计 算 公 式 分 析 Ｐ套
Ａ Ｉ Ｃ － １９ Ｐ ３ ９ ４标 准 推荐 的套 管 抗 内压 强 度计 算 ５
公 式 为
１ ， ｒ１
收 稿 日期 ：０ １１－１ 改 回 日期 ：０ ２ ３２ 。 ２ １－０３ ； ２ １－ ．０ ０ 作者简介： 梁瑞 ， ，９ ８年生 ， 男 １６ 教授 ， 硕士生 导师 ， 主要从事 锅
关 键 词 套 管磨 损 ： 内压 强度 ： 裂 强度 抗 爆 中 图分 类 号 ： Ｅ ３ ＿ Ｔ９１ ２ 文 献标 志码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｅ ｎ ｌｐ ｅ ｓ ｒ ｔ ｅ ｇ ｈ ｏ ｕ ｎｇ ａ ｄ ａ ｉ ｓ ａ ｃ ｏ ｉ ｒ ａ ｒ ｓ ｕ ｅｓ ｒ ｎ ｔ ｆｔ ｂｉ ｎ ｃ ｓｎｇ ｎｔ
ｐ＝ ．７ ｏ ｂＯ８ ５－
（） １
炉 压 力容 器 、 力 管 道 及 其 他 特 种设 备等 方 面安 全 可 靠 性 、 构 压 结 完整 性 评 价 、 效 和 风 险 分 析 。Ｅｍａｌ８ ６ ８ ０ ＠ｑ ．ｏ 失 － ｉ：４ ２ ８ ９ ｑｔｍ。
甩辐武 粱瑞 李聚灞蟹与套锾抗 匿强霞硪究
ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｒ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆｃ ｓｎ ｅ ｉ ｎ ｅ ｅｅ ｃ ｓｆ ｅ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔ ａ ｉ ｇ ｄ ｓｇ ． ｏ ｔ ｏ
油、套管脱扣、挤毁和破裂失效分析
油、套管脱扣、挤毁和破裂失效分析高林;吕拴录;李鹤林;骆发前;周杰;杨成新;李宁;秦宏德;乐法国【摘要】The failure modes of pulling out, collapse, fracture and etc. of tubing and casing were enumerated on the basis of investigation and failure analysis, the definitions for every failure mode were presented, the failure causes and influence factors were analyzed, and the detailed prevent measures were brought forward.%通过调查研究和失效分析,列举了我国油田常见的油、套管脱扣、挤毁、破裂等失效形式,给出了每种失效形式的定义,对每种油、套管失效形式产生的原因及其影响因素进行了分析,并提出了具体预防措施.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2013(049)003【总页数】6页(P177-181,188)【关键词】油管;套管;脱扣;挤毁;破裂;失效分析【作者】高林;吕拴录;李鹤林;骆发前;周杰;杨成新;李宁;秦宏德;乐法国【作者单位】塔里木油田,库尔勒841000【正文语种】中文【中图分类】TE92油、套管失效事故轻则造成大批油、套管损坏，甚至导致管柱落井事故，重则使整口井报废，造成巨大的经济损失。
如果不对油、套管失效事故及时进行分析，找出油、套管失效的原因，采取预防措施，同样的事故会多次发生，造成的经济损失会更大。
油气井的寿命是由油、套管决定的。
如果套管出现问题，油、气井就不能正常钻进，如果油、套管损坏，油、气井就不能正常生产。
因此，加强油、套管失效分析工作，防止或减少油、套管失效事故的发生，具有十分重要的意义［1］。
石油工程课程设计】套管柱及其强度设计
套管径厚比d / δ（外径/壁厚）较大时：失稳破坏； 当套管径厚比较小：套管将发生强度破坏。
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图3-8-2-3 套管 截面的挤毁
2、外挤压载荷及套管的抗挤强度
（2）套管的API抗挤强度
API 5C3通告详细叙述了测定套管抗外挤强度的程序（轴向应力为0 ） 。 在外挤压力作用下，套管断面可能发生三种挤压或弯曲形式：弹性挤压、 塑性挤压和临界强度挤压。三种挤压形式的转化受管体几何形状和材料性能的 制约。如图所示。
API套管规范及强度(5寸套管)
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2、套管的联接
套管柱通常都是由同一外径、相同（或不同）钢级、壁厚的套管用接 箍联接组成的。 联接是由螺纹来实现的，螺纹联接是套管质量和强度检验的重点。 套管螺纹都是锥形螺纹，在API规范中分为五大类。前四类属API 标准， 第五类系非API标准。
类数 1 2 3 4 5
□ API对套管进行了相应的分级（H、J、K、 N、C、L、P、Q八种共十级）即： H40、 J55、K55、C75、L80、N80、C90、C95、 P110和Q125，前6种类型为抗硫的，其余 为非抗硫的。
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1、基本概念
API套管规范及强度(5寸套管)《甲方钻井手册》P192
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1、基本概念
值得注意的是： ◆ API规定，钢级代号后面的数值乘以1000，即为套管（以kpsi为单 位）的最小屈服强度。这一规定除了极少数例外，也适应于非API 标准的套管。（1MPa=145.04psi；psi：磅/英寸2）
三
点
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4.1、套管强度设计的原则
（3）经济性要好。
由于总的原则的限制，故为了节约成本，往往需要考虑不同钢级、不同壁厚套管的组合设计。 现场一般多为2～3种钢级，壁厚也宜选用2～3种，不能过多。
套管受力分析
套管受力分析6. 1引言套管在井下一般都承受非均匀水平外挤压力，同时套管本身又有壁厚不均度、椭圆度、制造残余应力等缺陷。
本文首先讨论壁厚不均椭圆套管抗均匀载荷强度，然后研究等壁厚圆形套管抗非均匀载荷强度，最后给出若干计算实例并从中得出结论，为研究套管的挤毁问题提供初步的理论依据。
6. 2壁厚不均椭圆套管的抗均匀载荷强度壁厚不均度是指最大壁厚与最小壁厚之差除以平均壁厚，即'tmax mintmax :min不圆度是指套管长轴与短轴之差除以平均直径，即2 Dmax Drain°maX Dmin美国石油学会（API ）应用统计回归方法建立了一套计算套管抗挤强度的经验公式。
它不考虑不圆度和壁厚不均度对套管抗挤强度的彫响，而是在大量套管挤毁试验数据的基础上，应用统计回归方法求出适用于不同径厚比公式的系数A、B. C和F、Go 当前美国以及许多产油国家是以API规范作为套管的抗挤强度计算标准的。
1994年10月，公布了API BULL. 5C3第六版。
前后对照，计算公式只有个别变化。
API的套管抗挤强度计算公式已经处于相对稳定状态，但是，研究工作并未停止。
石油工业中使用的套管一般是是合金无缝钢管。
一般情况下，它同时存在着不圆度和壁厚不均两种原始缺陷。
关于套管的尺寸精度对套管抗挤强度的降低问题，国外有很多大公司在进行研究而且得出了可喜的成果。
证明了套管的不圆度、壁厚不均度对抗挤强度的影响是相当可观的。
油田一般不检查套管不圆度、壁厚不均度，因此具体在每口井上，每个损坏点的结构尺寸影响到底多大是不可能搞清楚的。
但是，不圆度、壁厚不均度对套管抗挤强度的影响是不容忽视的。
最早（1930年）考虑这一问题的是布尔卡柯夫（By孔raKOB）,他得出了变壁厚椭圆套管抗挤强度的计算公式。
这就是布尔卡柯夫公式：EK2 1 6 I y EK2 1— 4EK22K \ J2K(6- 1)式中:1933年，铁木辛哥(Timoshenko)从另外的途径也得到了与前者类似的公式：2 3e I 23eFc 1. 24K12K 'il…FK 12K AUV(6—2)上式又叫rMHM公式(苏联国家石油研究所)，在四十年代曾作为套管抗挤强度的计算公式。
一种新的石油套管抗挤能力计算方法
一种新的石油套管抗挤能力计算方法
张作龙;高学仁
【期刊名称】《石油大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1993(017)A00
【摘要】提出了一种计算实际管弹塑抗挤能力的新方法，又称Ｅｏｚ法。
用算例将Ｅｏｚ法与美国ＡＰＩ法及前苏联Ｅｐｅｍｅｈｋｏ法进行了对比。
证明了Ｅｏｚ法具有高的计算精度，它不仅可以计算出耐压极值，而且还可计算外压－变形全过程，从而可分析管的抗挤性能。
计算分析表明，提高套管制造精度和改善材料特性可以大大提高套管的抗挤能力。
【总页数】10页(P146-155)
【作者】张作龙;高学仁
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TE931.2
【相关文献】
1.水泥约束石油套管抗挤能力的计算方法 [J], 高学仕;房军;王丽华
2.非均匀载荷和内压作用下石油套管的抗挤能力分析 [J], 周雄;林国庆;钟莹莹;方丽萍;梁金禄
3.石油套管抗挤性能研究 [J], 王军;毕宗岳;张峰;李周波;党涛;李超;赵勇
4.石油套管抗挤毁解决方案及发展 [J], 江勇;吴永莉;焦丽峰
5.影响石油套管抗挤能力的因素 [J], 高学仕;张作龙
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