非均匀椭圆载荷下套管抗外挤能力分析

周雄¹，何世明¹，郭元恒²，段玲³

1. 西南石油大学石油与天然气工程学院2. 中石化石油工程技术服务有限公司3. 西南油气田分公司低效油气开发事业部

摘 要：目前大多数油井套管的损坏很大程度上是由非均匀载荷引起的,外载荷的非均匀性等因素大大降低了套管的承载能力,为此,揭示这些因素对套管抗挤能力的影响具有重要的实际意义。根据非均匀椭圆载荷作用下套管的受力特点,利用材料力学理论建立了理想套管的环向应力计算模型,分析了套管的应力分布规律,结果表明:套管承载的危险点为圆周方向与最大水平地应力成90°夹角的内壁上,与有限元数值模拟结果有着很好的一致性。并以危险点应力状态为依据,得到了套管在不同的非均匀载荷下的等效外挤压力计算的新公式。计算结果表明,椭圆载荷中的非均匀部分对套管等效外挤压力影响极大;外载荷非均匀度越大,径厚比越大,套管承受外挤载荷能力越差,越容易发生挤毁失效。

关键词：椭圆载荷;环向应力;危险点;等效外挤压力;抗外挤能力;