完井作业油管柱失效的力学机理——以塔里木盆地某高温高压井为例

摘要：

塔里木盆地某高温高压井井深约7 000 m、地层温度180℃、地层压力120MPa,该井在完井作业中发生两处油管工厂端丝扣根部断裂的工程问题.如何从管柱变形与应力变化进行解释并提出应对措施,进而保证管柱完整性和保障安全生产是一个值得讨论的问题.为此,采用有限单元法进行管柱的三维力学数值分析,建立起三维有限元管柱力学模型,模拟完井作业中下封隔器坐封、压裂、测试3个工况下的管柱结构变形,分析管柱系统的位移和应力的变化规律,进而基于疲劳强度计算的理论公式得出了疲劳安全系数的计算公式.研究结果表明:①依据该井完井管柱各处的轴向应力有限元数值计算结果,得到了各弯曲应力部位的疲劳安全系数值;②测试作业各油管段的疲劳安全系数都大于3,属于安全状态;③断裂的2段油管疲劳安全系数值分别为1.99和1.11,处于预警区,而其他管段的疲劳安全系数均大于1.99,属于安全区.结论认为,该方法为具有类似结构的超深高温高压井的管柱力学设计提供了有效的分析手段.

关键词：高温高压井、管柱失效、水力压裂、三维有限元、屈曲、热膨胀、疲劳、安全系数、塔里木盆地

所属期刊栏目：38

资助基金：国家科技重大专项课题“超深超高压高温气井优快建井与采气技术”2016ZX05051003;国家自然科学基金面上项目“非常规天然气开采中关键力学问题理论与试验研究”11272216

在线出版日期：2018-12-19（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：86-92