套管钻井中套管柱疲劳可靠性及相关力学特性研究

第 3 O 卷 第 5期 2 0 0 9年 9月 石 油 学 报 ACTA PETROI EI S I NI CA V O i ．3 O NO． 5 S e p t ． 2 0 0 9 文章 编 号 ： 0 2 5 3 — 2 6 9 7 ( 2 0 0 9 ) 0 5 — 0 7 6 9 — 0 5 套 管钻 井 中套 管柱 疲 劳 可 靠 性 及 相 关 力 学特 性 研 究 闰相祯’ 邓卫 东 高进伟 杨秀娟 王 同涛 许志倩 (1 中 国石 油 大 学储 运 与建 筑 工程 学 院 山东 东 营 2 5 7 0 6 1 ； 3 中 国 石 油 技 术 开 发 公 司 2 ．中国 石 油 大 学 机 电工 程 学 院 山东 东 营 2 5 7 0 6 1 北 京 1 0 0 0 0 9 ) 摘 要 ：利 用 C AE仿 真 技 术 和 可 靠 性 疲 劳 实 验 方 法 ， 研 究 了套 管 钻 井 中 的有 关 力 学 f q题 。分 析 了不 同径 厚 比 套 管 的 受 力 状 态 、 磨 损 套管剩余强度 、 套管柱 的振动模态和疲 劳可 靠度 。研 究结果 表 明， 径厚 比越大 ， 套管 管体 Mi s e s应力越 大， 套 管发 生失稳 的临界荷 载越 小。对 于均匀磨 损， 随着磨损长度 的增大 ， 套管的剩余抗拉和抗扭强度逐渐变大， 并达到 一个极 限值 ； 对于非均 匀磨 损， 其剩余 抗 拉 强度 与磨 损长 度 之 间 的 关 系 均近 似服 从 指 数 分 布 。 两 种 磨 损 状 态 下 ， 套 管柱 剩 余 抗 拉 和 抗 扭 强 度 都 随 磨 损 量 的 增 加 而 降 低 ； 套 管 柱 外 径 对 套 管 横 向振 动 固有 频率 的影 响 大 于径 厚 比 对 其 的 影 响 ， 纵 向 固 有 频 率 主 要 取 决 于 管 柱 长 度 。 运 用 可 靠 性 方 法 ， 基 于 概 率分 析 设 计 了单 轴 和 双 轴 疲 劳 可 靠 性试 验 ， 得 到 了套 管 柱 的单 轴 和 双 轴 概 率疲 劳特 性 ， 推 导 出套 管 钻 井 的 P S N 曲 线 方程 。 关 键 词 ： 套 管钻 井 ； 套 管 柱 ； 剩 余 强度 ； 疲 劳 可 靠 度 ； 磨 损 量 ； C A E 仿 真 技 术 中图 分 类 号 ： T E 2 1 文 献 标 识 码 ：A Ana l y s i s o n m e c h a n i c s a n d f a t ......