高压高产气井试气用油管柱抗挤毁性能研究

来源 :西安石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a18102023
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最近几年,一些高压高产气井在反循环洗井或试气放喷过程中,出现了油管(材质性能符合API标准)被挤毁的现象。本文对此类失效油管进行了失效分析,查找出了失效原因,提出了有效地改进措施。分别对案例一与案例二中的失效油管进行了材料性能分析,案例一中失效油管抗拉强度低于标准,其它性能均符合标准要求;案例二中失效油管材质符合标准要求。经分析后认为油管产生挤毁的原因并非完全由材料强度较低所致。利用ANSYS建立了套管有限元模型,分析了几何尺寸(外径、壁厚、椭圆度和壁厚不均度)、屈服强度、轴向载荷对油套管抗挤毁性能的影响。采用Fluent软件建立了5组模型,对气柱上移的过程进行了模拟。通过计算发现:若油管底部高压气体是以一小段气柱形式上升,而且油管底部有一定的堵塞,则气柱上移时体积将不断膨胀,其压力也迅速减小,导致油管内外压差变大。本文对油管的工作载荷(外压、内压以及轴向载荷)进行了详细地计算,并利用三轴抗挤强度公式计算出油管抗挤强度值。利用ANSYS计算出同等工作载荷作用下油管的抗挤强度值。由两种方法计算结果可知:当油管底部通道堵塞时,环空泵压达到49MPa,油管外压(油管断裂处)将达到61MPa,此时油管极易被挤毁。在失效分析和理论计算分析的基础上,得出以下结论:失效油管产生挤毁的原因并非完全由材料强度较低所致,造成井下油管挤毁的原因与井下复杂的工作载荷(油管内外压差较大,多种附加轴向力)作用有关.提高材料强度、增加油管管体壁厚、适当扩大油管直径(排量)以及控制井口放喷压力等均是有效地控制措施。
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