基于应变的热采井套管柱设计及选材技术
- 作者：谢斌张学鲁田志华韩礼红王航王建军潘志勇李方坡谢凯意陈长青苏金洋
- 会议时间：2014-05-01
- 关键词：热采井 ; 套管 ; 损伤 ; 应变设计
- 作者单位：谢斌,张学鲁,田志华(中国石油集团新疆油田公司)韩礼红,王航,王建军,潘志勇,李方坡(石油管工程技术研究院)谢凯意(3衡阳华菱钢管有限公司)陈长青,苏金洋(渤海石油装备制造有限公司第一机械厂)
- 母体文献：2014油气井管柱与管材国际会议论文集
- 会议名称：2014油气井管柱与管材国际会议
- 会议地点：西安
- 主办单位：中国石油学会
- 语种：chi
- 分类号：TG1;TE9
摘要
本文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,本文以材料均匀延伸率为指标,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,据此,本文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。