深水钻井导管和表层套管横向承载能力分析

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1、第3O卷第2期石油学报Vo1．3ONO．22009年3月ACTAPETROLEISINICAMar．2009文章编号：0253—2697(2009)02—0285—06深水钻井导管和表层套管横向承载能力分析管志川苏堪华苏义脑(1．中国石油大学石油工程学院山东东营257061；2．中国石油集团公司钻井工程技术研究院北京100097)摘要：根据桩基和材料力学理论，建立了适于深水钻井的导管和表层套管横向承载能力分析模型。模型中考虑了深水钻井中横向和竖向载荷的共同作用、可变的管柱抗弯刚度以及管柱与地基间的非线性响

2、应等特征。通过对模型进行数值求解，对不同影响因素下沿管柱的横向位移、转角、弯矩、剪力和地基反力进行了分析，结果表明：载荷对管柱的作用集中在管柱上部较短的一段区域；竖向载荷对管柱横向承载力影响不大；套管下入深度超过一定值后，较大的下入深度对其横向承载能力几乎没有影响；海底浅部地层地基类型对管柱的横向承载能力有一定影响；有必要通过现场取样获得浅部地层的地质资料，对深水钻井井口力学稳定性进行分析。关键词：深水钻井；导管；表层套管；横向承载力；竖向载荷；分析模型中图分类号：TE245文献标识码：AAnalysis

3、onlateralload_bearingcapacityofconductorandsurfacecasingfordeepwaterdrillingGUANZhichuanSUKanhuaSUYinao。(1．CollegeofPetroleumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Dongying257061，China：2．PetroChinaDrillingEngineeringTechnologyResearchInstitute，Beijing1000

4、97，China)Abstract：Ananalyticalmodelforthelateralload—bearingcapacityofconductorandsurfacecasingindeepwaterdrillingwasestah一1ishedonthebasisofthepilefoundationtheoriesandmateria1mechanics．TheaxiaIandlateral1oads。variablestiffnessofcasingstringandthenonline

5、arresponsebetweencasingstringandsoilwereconsideredindeepwaterdrilling．Anumericalmethodwasa—doptedtOsolvethismode1．Theanalysesonlateraldisplacement，angulardistortion，bendingmoment，shearforceandsoilforceac—tedoncasingstringshowthattheaffectionoflateralloadi

6、sfocusontheuppersectionofcasingstring，andthevertico1loadhaslittleeffectonthelateralloadingcapacityofcasingstring．Whenthecasingstringreachesacertaindepth，itslateralloadingcapacityhaslittlechangewiththedepth，butthetypeofsoilhasacertaineffectonlateralloading

7、capacityofcasingstring．Itisnecessaryfordeepwaterdrillingtoanalysethegeologicaldatainshallowformationandmechanicalstabilityofwellhead．Keywords：deepwaterdrilling；conductor；surfacecasing；lateralload—bearingcapacity；verticalload；analyticalmodel海洋深水环境恶劣，钻井隔水管长

8、度显著增加，防能力分析模型，为深水钻井井口稳定性分析与导管及喷器组体积和重量明显增大，导管一般喷射下入而不表层套管工艺设计提供一定的理论依据。进行固井，泥线以下浅部地层强度较低，造成深水钻井1横向承载力分析模型导管和表层套管的承载能力与浅水有很大差异l_】]。由于导管和表层套管共同承担隔水管底部接头传递到1．1受力分析井口的作用力和防喷器组及各层套管柱的自身重量，套管柱通过水下井口与其上部的防喷器组和隔水竖向承载能力是导管下人