稠油蒸汽吞吐热采井套管柱应变设计方法
- 作者：韩礼红谢斌王航王建军田志华
- 会议时间：2015-10-18
- 关键词：油气开采 ; 套管柱 ; 应力设计 ; 损伤分析
- 作者单位：韩礼红,王航,王建军(中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710032)谢斌,田志华(中国石油集团新疆油田公司,新疆克拉玛依834000)
- 母体文献：中国金属学会轧钢学会钢管学术委员会六届五次年会论文集
- 会议名称：中国金属学会轧钢学会钢管学术委员会六届五次年会
- 会议地点：浙江湖州
- 主办单位：中国金属学会
- 语种：chi
- 分类号：TE3;TE9
摘要
针对中国新疆油田稠油蒸汽吞吐热采井套管损伤进行了调研分析,对现有管柱设计方法和选材技术进行评估后认为,现有的应力设计方法主要针对钻完井阶段,而套损主要是由于生产阶段热采工艺形成的,预防套损应该采用基于应变的设计方法,并以此为基础进行套管选材.研究表明,套管失效模式主要包括变形、缩颈、断裂、剪切、脱扣和泄漏,这些模式均表明套管是在经历一定的塑性变形后产生失效.前四种失效与材料的纵向塑性变形、应变强化、蠕变、应力松弛、包申格效应有密切关系,这些材料行为是套管应变设计的重要基础.剪切失效主要是由泥岩层吸水膨胀后造成的横向载荷引起,由于生产作业对管柱通径的要求,显著的横向变形是不允许的,预防剪切失效应该从提高螺纹密封性能,提高套管壁厚、刚度等方面进行.基于应变的设计方法主要针对管柱纵向变形进行,其目的是允许材料在安全范围内发生塑性变形,据此,以材料均匀伸长率为指标,以临界失效为依据提出了应变设计判据之一,并得到了现场试验的验证.在蒸汽吞吐循环作业中,套管材料实际上处于低周应变疲劳服役状态.以油井设计寿命和热循环次数为依据,以材料循环塑性应变临界值为指标,提出了应变设计判据之二.同时,为避免螺纹连接区域应力集中和应变集中效应,提出了强度错配的管材技术指标体系,建立了热采套管选材技术标准,并针对热采工况提出了管柱适用性评价方法.