基于APDL考虑地层弹性的自由套管段强度分析

摘要：

为快速准确地探究地层弹性对自由套管段受力的影响,利用ANSYS软件及其二次开发语言APDL,开发了一种仿真模拟与数值计算方法.针对自由套管段密闭环空温度变化导致的环空压力变化,考虑地层的弹性约束效应,对套管-水泥环-地层组合体进行热-结构耦合分析,计算了自由套管段的等效应力和径向位移.研究结果表明:在地层高温场和内部流体高温场的联合作用下,生产套管与水泥环接触部位容易出现最大应力,尤其是在与水泥环顶端接触的生产套管内壁处容易出现应力集中现象,建议在该部位增加承力部件以减小应力集中;实际工程中,若套管内部存在压力作用,建议保留一部分环空压力,保留压力范围应结合套管结构参数、环境温度和内部流体压力等参数而确定;在环空泄压情况下,自由套管段的径向位移一直增大,其增大趋势不随套管是否存在内部流体压力而改变,表明泄压过程中自由套管段的直径在内外压差作用下逐渐增加;考虑地层弹性使得仿真模拟更加符合实际,从而提高了数值计算的准确性.所得结论可为套管的强度模拟及防止套管失效提供参考.

关键词：自由套管段、Mises等效应力、地层弹性、APDL、强度分析、高温高压

所属期刊栏目：48

分类号：TE931(石油机械设备与自动化)

资助基金：中海石油中国有限公司重大科研项目"莺琼盆地高温高压完井和测试关键技术研究"CNOOC-KJ135ZDXM24LTDZJ0

在线出版日期：2020-03-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：142-148