[發明專利]套管強度核驗方法和裝置

在審

• 申請號: 201710833665.4
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN109519166A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 楊沛;盧運虎;周波;張亞云;陳龍;張濤;張重愿
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B47/007
• 分類號: E21B47/007;E21B49/00;E21B47/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉丹;黃健

本發明提供一種套管強度核驗方法和裝置。該方法包括對組合管層上各受力點進行均勻應力場下的受力分析，得到各受力點的均勻徑向應力和均勻切向應力；對組合管層上各受力點進行偏差應力場下的受力分析，得到各受力點的非均勻徑向應力、非均勻切向應力和剪應力；根據各受力點的均勻徑向應力、均勻切向應力、非均勻徑向應力、非均勻切向應力和剪應力，獲取組合套層中各受力點的應力矩陣；對組合套層中套管上各受力點的應力矩陣進行特征值求解，得到多組特征值；根據多組特征值，獲取套管的最大等效應力；根據套管的最大等效應力和套管的屈服強度，確定套管是否發生屈服。本發明能夠進行準確進行套管強度的核驗過程。

技術領域

本發明涉及油氣鉆井技術領域，尤其涉及一種套管強度核驗方法和裝置。

背景技術

油氣井中套管承載著支撐井壁和作為地下油氣輸運通道的作用，對保證鉆完井和后期油氣開采安全高效運行至關重要。為了保證油氣井正常鉆井和開采過程，需要選用安全的套管規格參數保證套管強度。且套管規格參數的選用取決于套管強度核驗方法，套管強度核驗方法越符合地質構造特征與現場工程實際，套管規格參數就越滿足全生命周期安全性的要求。

在計算套管所承受的外力時，傳統套管強度核驗方法通常假設套管受到地層的地應力為恒定值，且不會考慮水泥環的影響，因此，該方法必然導致核驗結果不準確，使得套管規格參數無法滿足安全要求。

發明內容

本發明提供一種套管強度核驗方法和裝置，以解決傳統套管強度核驗方法由于未考慮水泥環的影響及設定套管所受到的地應力為恒力而導致無法準確核驗套管強度的問題。

本發明提供一種套管強度核驗方法，包括：

對組合管層上各受力點進行均勻應力場下的受力分析，得到各受力點的均勻徑向應力和均勻切向應力，其中所述組合管層包括按照預設排列順序排列的至少一個套管、與所述套管個數相同的水泥環和地層，所述預設排列順序為所述套管和所述水泥環交替排列，所述套管排列在最內層，所述地層排列在最外層；

對所述組合管層上各受力點進行偏差應力場下的受力分析，得到各受力點的非均勻徑向應力、非均勻切向應力和剪應力；

根據各受力點的均勻徑向應力、均勻切向應力、非均勻徑向應力、非均勻切向應力和剪應力，獲取所述組合套層中各受力點的應力矩陣；

對所述組合套層中套管上各受力點的應力矩陣進行特征值求解，得到多組特征值，每組特征值中包括所述套管的三個主應力；

根據多組所述特征值，獲取所述套管的最大等效應力；

根據所述套管的最大等效應力和所述套管的屈服強度，確定所述套管是否發生屈服。

可選地，所述根據所述套管的最大等效應力和所述套管的屈服強度，確定所述套管是否發生屈服，包括：

當所述套管的最大等效應力小于所述套管的屈服強度，則確定所述套管沒有發生屈服；

當所述套管的最大等效應力等于或大于所述套管的屈服強度，則確定所述套管發生屈服。

可選地，對所述組合管層上各受力點進行均勻應力場下的受力分析，包括：

根據第一徑向位移表達式、均勻徑向應力表達式、均勻切向應力表達式和第一連續條件，獲取所述組合管層中相鄰接觸層之間內接觸力和外接觸力的關系表達式，其中所述第一連續條件為任一受力點在第一接觸層的外表面上的徑向位移和在與所述第一接觸層相鄰的第二接觸層的內表面上的徑向位移相等，所述第一接觸層為所述組合套管層中任一接觸層；

根據所述組合套管層的內表面上承受的內接觸力和所述組合套管的外表面上承受的外接觸力，對所述組合管層中相鄰接觸層之間內接觸力和外接觸力的關系表達式進行求解，得到所述組合管層中相鄰接觸層之間內接觸力和外接觸力；