《套管强度校核》PPT课件.ppt

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1、第一节套管及套管柱强度设计序言套管柱的主要功能抗挤抗拉抗内压密封对套管的要求圆度壁厚均匀性抗腐蚀最小的流动阻力良好的上扣性能及重复互换性能耐磨（硬度指标）套管柱的组成由不同强度的套管段组成原因：套管受到各种类型外力作用，须具有一定强度。外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同，须有一系列不同尺寸、不同强度的套管。即套管系列。序言套管柱的类型表层套管技术套管（中间套管）生产套管（油层套管）尾管（技术尾管、生产尾管）回接套管序言一、套管外载分析与计算1、静载特点：长期作用、联合作用在套管上。类型：轴向拉力径向外挤压力径向内压力弯曲附

2、加拉力温差应力2、动载特点：瞬时地、单一地作用在套管上。产生原因：起下钻时速度变化产生的动载阻、卡套管时提拉动载摩擦动载碰压动载密度差产生的附加拉力一、套管外载分析与计算轴向力：自重、浮力外挤压力内压力作用在套管上的主要载荷应是：一、套管外载分析与计算1.外挤压力管外钻井液液柱压力:（水泥不返到井口时，上部有一段套管外为钻井液。该段套管称为自由套管）水泥浆液柱压力地层中流体压力易流动岩层的侧压力等一、套管外载分析与计算1.外挤压力有效外压力：式中Poe——有效外压力；Po——外压力；Pib——支撑内压力。一、套管外载分析与计算1

3、.径向外挤压力有效外压力：表层套管：井漏造成全掏空技术套管：井漏发生，但不可能造成发生全漏空的情况，因此技术套管的下部还有支撑内压力作用油层套管：一般在采油后期产层压力降得很低的时候产生最大有效外压力（开发后期可能抽油或气举采油），因为这时套管内的内压力会降得很低。若近似认为内压力为零，则其受载情况与表层套管类似，即为全掏空。一、套管外载分析与计算1.外挤压力（1）外压力在水泥面（环空内水泥的顶面）以上应按钻井液液柱压力计算对于水泥封固段，当发生上述最大有效外压力时，管外环空中的水泥已经凝固，水泥环（水泥浆在环空内凝固后的环状水

4、泥石称为水泥环）应有助于套管承受外压力，但难于准确计算，因此从安全角度考虑现场上一般将水泥面以下水泥环段的外压力也按钻井液液柱压力计算。一、套管外载分析与计算1.外挤压力（2）支撑内压力对于表层套管、油层套管这种可能全掏空的情况，支撑内压力为零。对于技术套管非全掏空的情况，在漏失面以上（即井深小于漏失面深度的套管段），支撑内压力为零，在漏失面以下（即井深大于漏失面深度的套管段）作用有管内钻井液液柱压力。因此，要计算支撑内压力，首先要知道漏失面的深度。一、套管外载分析与计算1.径向外挤压力（2）支撑内压力漏失面深度确定：假设下一次

5、钻进钻至下一层套管的下入深度（下一井段的目的井深）时发生井漏，并假设漏失层的孔隙压力为地层盐水柱压力，根据压力平衡关系可得漏失面深度为：一、套管外载分析与计算钻井液盐水HnHL1.外挤压力（2）支撑内压力对于技术套管非全掏空的情况，支撑内压力的计算式为（0≤H≤HL）（HL＜H≤HB）一、套管外载分析与计算1.外挤压力（3）有效外压力对于表层套管、油层套管这种可能全掏空的情况，需要按全掏空考虑的技术套管，有效外压力为对于技术套管非全掏空的情况，有效外压力为（0≤H≤HL）（HL＜H≤HB）一、套管外载分析与计算（a）全掏空（b）

6、非全掏空图7-3有效外挤压力对比示意图1——外压力2——支撑内压力3——有效外压力全掏空与非全掏空两种不同的情况下，套管柱所受的有效外压力不一样。对于全掏空情况，有效外压力是井底最大，井口最小（为零）；对于非全掏空情况，有效外压力是中间大，井口和井底小。显然，这种不同的外载情况会使套管柱设计的结果不同。一、套管外载分析与计算2.内压力套管柱所受的内压力主要来自于钻井液、地层流体（油、气、水）压力以及特殊作业（如压井、酸化压裂、挤水泥等）时所施加的压力。与外挤压力类似，对内压力也是分析计算危险工况时的有效内压力。有效内压力为Pie

7、＝Pi－Pob对于表层套管和技术套管，如果在下一井段钻进过程中发生井涌而进行压井时，套管柱所受的有效内压力最大。而对于油层套管，油井和气井的情况不一样，要根据采油、采气工艺情况考虑相关的危险工况。一、套管外载分析与计算径向内压力：管内流体压力压裂作业等增产措施时的压力一、套管外载分析与计算2.内压力（1）内压力对于表层套管和技术套管，当在下一井段钻进过程中发生井涌而进行压井时，套管的内压力为井口内压力与管内流体（钻井液与涌入流体——气、水、油或混合物）的液柱压力之和。由于井涌情况的多样性，所以关于套管内压力的计算有多种方法，常用

8、方法是：一、套管外载分析与计算2.内压力（1）内压力确定井口内压力的三种方法是：1）井口防喷装置（防喷器及压井管线等）许用最高压力。2）套管鞋处附近地层破裂压力所决定的许用井口压力。3）下部高压油气喷出时可能出现的井口内压力。一、套管外载分析与计算对于油层套管，