非均匀外挤压载下套管挤毁界限的仿真研究

摘要

由于地层的坍塌、掏空等影响,井下套管不可避免的承受非均匀外挤压力,非均匀外挤压力对套管的挤压是其损坏的主要因素之一,对非均匀外挤压力下套管的挤毁界限的研究,不仅可以明确套管承受挤压变形的能力,而且能够有效地指导套损井的治理工作.本文针对油田中常用N80钢级5.5in×7.72mm型号的套管建立了套管-水泥环-地层弹塑性有限元模型,对初始椭圆度为零的套管在非均匀外挤压力下的挤毁界限进行研究.通过改变最大水平主应力和最小水平主应力之间的差值,研究了非均匀外挤压力以及外载荷不均匀度对套管挤毁界限的影响规律.根据仿真分析结果,得到了套管最大缩颈-即挤毁界限-与非均匀外挤压力之间的关系,并拟合出相应公式,通过引入外载不均匀度对该公式进行了修订完善,同时对套管在非均匀外挤压力下的挤毁行为进行了更加明确的表述,最后根据仿真分析得到的套管在非均匀外挤压力作用下的应力-应变曲线,确定了5.5in×7.72mm套管的最佳修井尺寸.