最新套管强度校核方法教学讲义ppt课件.ppt

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1、套管强度校核方法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。套管柱的主要功能抗挤抗拉抗内压密封径向内压力：管内流体压力压裂作业等增产措施时的压力有效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。对于油层套管，分油井与气井采用不同的计算方法。以下是关于

2、油层套管内压力的计算方法之一。对于油井，认为采油初期，产层压力较高，井口有内压力作用于套管，套管的内压力为井口内压力与原油的液柱压力之和对于气井，井口也有内压力作用于套管。考虑气体自重及其压缩性后，套管内任意深度处的内压力3.轴向拉力一般情况下，套管柱在入井过程中（即下套管过程中）承受的拉力最大。这时，除了套管柱的自重外，还有上提下放时的动载、上提时弯曲井段处的阻力、或者是遇卡上提时多提的拉力等附加拉力。在计算时，一般只计算套管的自重，将动载、遇卡上提多提的拉力等附加拉力用设计安全系数考虑，或以其它方式考虑

3、。套管柱一般是由几段套管组成。在计算套管自重所产生的轴向拉力时，通常需要计算的是各段套管顶、底端的轴向拉力。显然，某段套管顶端的拉力即是其上面一段套管底端的拉力，其底端的拉力即是其下面一端套管顶端的拉力。轴向拉力：自重浮力弯曲附加拉力W轴向拉力计算方法：当不考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在空气中的重量；当考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在钻井液中的重量，常简称为浮重。一般可用台阶法和浮力系数法计算。二、套管强度对所用套管系列的统一规定，叫套管规范。规定了套管生产的尺寸、钢级、壁厚、连接方式等；目前一般使用

4、的美国API套管规范。1、套管基本参数套管的基本参数为套管尺寸、套管壁厚（或单位长度名义重量）、螺纹类型与套管钢级。（1）套管尺寸（又叫名义外径或公称直径）本体外径4-1/2,5,5-1/2,6-5/8,7,7-5/8,8-5/8,9-5/8,10-3/4,11-3/4,16,28-5/8,20,30....套管尺寸的选择与钻头尺寸相配合！（2）套管壁厚与套管单位长度名义重量套管壁厚指的是套管本体处套管壁的厚度，套管壁厚有时又称为套管名义壁厚。套管壁厚也已标准系列化套管单位长度名义重量又称为套管公称重量，指

5、的是包括接箍在内的、套管单位长度上的平均重量套管壁厚、套管单位长度名义重量二者是直接相关的（3）螺纹类型套管螺纹及螺纹连接是套管质量的关键所在，与套管的强度和密封性能密切相关。API标准的螺纹类型有4种：短圆螺纹（英文缩写STC）长圆螺纹（英文缩写LTC）梯形螺纹（英文缩写BTC）直连型螺纹（英文缩写XL，用于无接箍套管）（4）套管钢级API钢级有10种：H,J,K,N,C,L,P,Q,X.非标准的钢级，也较广泛使用，如NKK,S,SS,V等。API规定钢级代号后面的数字乘1000PSi(6894.8Pa)

6、即为该钢材的最小屈服强度。如:N-80---->80*1000Psi但也有个别例外:S-80----->55Kpsi；SS-95---->80Kpsi套管钢材的抗硫能力：有抗硫能力的套管钢级H-40,J-55,K-55,X-52,C-75,L-80,C-90套管强度系列：套管外径1外径2…...钢级…...壁厚…...扣型…...强度…...强度系列三、套管柱强度设计1、套管柱强度设计方法目前套管柱强度设计中所采用的方法基本上均是安全系数法，即要求：套管强度／外载≥设计安全系数设计安全系数确定：与外载和强度

7、相对应，也有三种：抗挤设计安全系数、抗内压设计安全系数、抗拉设计安全系数。套管类型抗挤设计安全系数Sc抗内压设计安全系数Sb抗拉设计安全系数St表层套管1.0～1.11.1～1.21.6～1.8技术套管1.0～1.1251.1～1.331.6～2.0生产套管1.0～1.21.1～1.41.6～1.9（a）（b）（c）套管柱强度设计示意图（a）抗挤设计（b）抗拉设计（c）复合套管柱1——外载2——设计外载3——套管强度如果是表层套管或是油层套管，或是需要按全掏空考虑的技术套管，由于有效外压力的分布与上不一样（

8、井底最大；井口最小，为零），因此套管柱的设计结果会不一样。即是说，由于套管柱类型不同、地层情况不同、井的生产工艺不同，套管柱的受力情况不一样，因此套管柱的设计结果会不一样。由于受力情况不一样，还可采用不同的设计步骤，以使设计更快捷。技术套管柱设计一般步骤：外载按以下条件计算：有效外压力按非全掏空情况，有效内压力按井口内压力为套管鞋处附近地层破裂压力所决定的许用井口压力情况，轴向拉力计算考虑钻井液浮力。掌握已知条