彎曲段套管的扁化變形及其對抗擠強度的影響

摘要：受井眼構型影響,彎曲段套管會發生塑性彎曲變形,進而其抗外擠強度降低。鑒于此,基于套管變形方程、胡克定律、Lame理論及強度理論,推導出考慮扁化變形后套管抗擠強度。以油氣田生產常用的4種規格套管為例,定量考察了井眼曲率對扁化率和套管抗擠強度的影響。研究結果表明:隨井眼曲率的增加,4種規格套管的扁化率均非線性增加,開始增長速率快,之后緩慢趨近于1;薄壁套管更易發生扁化變形;隨井眼曲率的增加,扁化套管的抗擠強度非線性減小;當井眼曲率由每30 m井段2°增加到每30 m井段4°時,139.7 mm×12.7 mm P110套管的抗擠強度降低14.68 MPa;當井眼曲率由每30 m井段8°增加到每30 m井段10°時,套管抗擠強度降低7.30 MPa;扁化套管抗擠強度降低率隨井眼曲率非線性增長,初始增速快,之后減慢;相同外徑套管,壁厚越大抗擠強度降低率越大。由于考慮了井眼構型約束下套管的塑性扁化變形,與常規方法相比較,研究的套管抗擠強度計算方法更精確。