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项目年度编号
0801060136
成果公布年份
2008
成果简介
在油气井工程中，套管柱设计是关键技术之一，主要内容包括套管柱载荷分析、套管强度计算及套管柱优化设计。该文的核心目标是建立复杂油气井套管载荷分析及强度设计的模型和软件。通过该课题研究，提出了新的计算气柱压力分布的算法，从而对前人的套管柱内压计算模型进行了修正，得到修正的预设井涌量法、修正的Prentice方法、修正的司钻法、修正的等候加重法，研究结果表明采用新模型更安全；根据静水压力原理，提出适合深井复合套管柱设计的组合外压力模型；分析了套管尺寸对有效外压力计算的影响；通过分析三维井眼中套管柱单元的受力，提出了计算实际井眼中套管柱轴向力的通用算法，它适用于所有类型井眼中套管柱上提、下放和零摩阻状态的轴向力计算；用有限元方法研究了含新月形缺陷高抗挤套管的抗挤强度和高抗挤套管在非均匀外压力下的强度特性；计算结果表明：实际问题可按平面问题处理，影响抗挤强度的因素有管径、壁厚、钢级、磨损缺陷半径和最大磨损深度；提出了套管柱优化设计模型和求解此模型的排序筛选法，并结合前人的和该文的载荷分析模型、套管柱优化设计模型、套管强度计算模型和数据库查询技术，开发出了通用的复杂油气井套管柱载荷分析及强度设计软件。该软件具有较多优点：可模拟的载荷种类多，几乎可满足各种地层压力条件下的复合套管柱设计的要求；能精确计算套管柱内部气柱的压力分布；在套管强度计算中可以考虑温度对套管强度的影响；能够以最小重量和(或)最小成本作为优化目标设计套管柱，此外还有许多其它实用的设计约束条件可供选择；设计者可以利用程序提供的选项直接输入内外压力分布；输入和输出支持任意的单位制；该软件集成了普通井、深井和定向井套管柱的优化设计功能，拥有套管数据库和管材机械性能数据库，因而具有更广泛的用途。应用这个设计软件，针对中原油田油水井盐膏层段易发生的套损问题，经过科学计算，给出相适应的复合套管柱的优化设计结果，为在盐膏层选用新型高抗挤套管(TP130TT´152.4mm´16.9mm)提供了科学依据，最终为延长此类油水井使用寿命及降低油气田开发成本开辟了一条新的有效途径。
完成单位
中国石油大学(北京) 天津钢管集团有限公司
完成人
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