套管钻井中套管疲劳损伤模型研究

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1、2第0110O年期第第391卷页石油矿场机械OILFIELDEQUIPMENT2010，39(1O)：1～4oo文章编号：1001—3482(2O10)10—0001—04套管钻井中套管疲劳损伤模型研究李文飞，周延军，饶冬。，于承朋(1．胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营257017；2．宝鸡石油机械有限责任公司成都装备制造分公司，成都610051)摘要：根据套管材料的疲劳应力寿命曲线推导出了套管构件的疲劳应力寿命曲线；结合疲劳损伤理论，通过定义套管疲劳损伤量和疲劳损伤强度2个基本参数，对套管疲劳损伤进行度量，

2、建立了套管疲劳累积损伤计算模型。由现场套管钻井实例分析结果可知，位于井1：2的套管疲劳损伤程度最大；采用单因素分析法，当转速一定时，套管的疲劳损伤随着井深的增加而减小；当钻压固定不变时，套管的疲劳损伤随转速的增大而增大。该模型对于套管的疲劳损伤评估具有重要的指导意义。关键词：套管钻井；套管；疲劳；损伤；应力循环中图分类号：TE931．202文献标识码：AStudyofFatigueDamageModelofCasinginCasingDrillingLIWen—fei，ZHOUYan—jun，RAODong，YUC

3、heng—peng(1．DrillingTechnologyResearchInstitute，ShengliPetroleumAdministration，Dongying257017，China；2．ChengduEquipmentManufacturingBranchCompany，BaojiOilfieldMachineryCo．，Ltd．，Chengdu610051，China)Abstract：Basedonthestress—lifecurveofcasingmaterial，stress—lifec

4、urveofcasingcomponentisdeduced．Thenaccordingtofatiguedamagetheory，twoparametersoffatiguedamageinonestresscycleandfatiguedamagestrengthofcasingstingweredefined，SOcalculationmodelofcasingfa—tiguedamagewasestablished．Theanalysisresultsofcasingdrillingshowedthatth

5、efatiguedam—ageofcasingstringinwellheadwasthemostserious．Byanalysismethodofsinglefact，whentherotationspeedwasconstant，thefatiguedamageofcasingstringinonestresscycledecreaseswithwelldepthincreasing．Thefatiguedamageincreasedwiththerotationspeedincreasingwhilethe

6、pressurewaskeptconstant．Itissignificantforfatiguedamageevaluationofcasingstringduringthecourseofcasingdrilling．Keywords：casingdrilling；casing；fatigue；damage；stresscycle套管钻井技术是用套管作为钻柱边钻进边封隔法。以套管叫代替钻杆作为钻柱进行钻进，套管同地层，将机械动力和液压动力传给钻头实现钻进和样会受到拉、压、弯、扭等复合交变应力跚的作用，钻井液循环

7、，钻达设计井深后再进行固井的钻井方也会和常规钻杆一样发生疲劳失效，一旦套管发收稿日期：2010—04-20基金项目：国家科技重大专项(2OO8zxO5O22)；中石化集团公司项目(P06066)作者简介：李文飞(1978一)，男，山东菏泽人，工程师，博士，现从事钻井工程设计技术研究，E—mail：liwenfei@slof．corn。石油矿场机械2O1O年1O月生疲劳失效则会导致严重后果，造成巨大的经济lga-~N一1g一+(1g(。．9b)一lg一)损失。(4)1套管构件的疲劳应力寿命曲线一1—38+0．46ab

8、(5)式中，crb为套管屈服强度，Pa；N。为套管疲劳循环1．I非对称循环应力状态下的疲劳应力寿命曲线寿命，通常取1O。。表征应力与循环使用寿命关系曲线称为应力寿综合考虑套管尺寸系数￡一0．77，套管应力集命曲线，是进行疲劳损伤研究时的重要参数，通常是中系数K：1．6，套管表面加工系数—O．9，套管在对称循环应力状态【3下通过试验得出，即分散系数K。一1．2