多角度辨识压裂套管变形的失效影响因素

作     者：王倩琳 张来斌 胡瑾秋 王海涛 李奎为 贺维维 WANG Qianlin ZHANG Laibin HU Jinqiu WANG Haitao LI Kuiwei liE Weiwei

作者机构：中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院北京100101 

出 版 物：《中国安全生产科学技术》 (Journal of Safety Science and Technology)

年 卷 期：2017年第13卷第6期

页      面：40-46页

学科分类：08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51574263) 中国石油化工股份有限公司科学研究与技术开发项目(P14004) 中国石油大学(北京)科研基金项目(2462015YQ0403) 

主　　题：多角度辨识 压裂套管 套管变形 失效影响因素 有限元模拟 

摘      要：页岩气开发具有施工压力大、排量大、改造规模大的特点,使得压裂套管处于复杂力学环境中。挤压、剪切和弯曲等载荷共同作用,易引发套管挤毁变形,进而导致后续作业时井下工具下入遇阻。但目前研究多针对压裂套管的单一失效原因,难以保障其完整可靠性。鉴于此,针对页岩气大规模压裂作业特点,从不同薄弱位置(如垂直段、造斜段、水平段)、不同自身规格(如钢级、外径、壁厚)和不同约束条件(如内压、孔径、螺距)等多角度,系统辨识套管变形的失效影响因素。通过建立压裂套管三维模拟的有限元模型,分析套管内压变化引起套管应力、位移的变化规律及形态,明确套管变形的大小以及与载荷变化的关系,并揭示套管变形的位置及影响因素的临界值。结果表明:压裂套管的造斜段最大变形、水平段应力集中现象较为严重,属于危险脆弱点;且套管最大应力、最大位移随内压的增加而近似成线性降低关系。