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套管强度校核全解

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套管强度校核.

套管强度校核.

特点：瞬时地、单一地作用在套管上。 产生原因：
起下钻时速度变化产生的动载 阻、卡套管时提拉动载 摩擦动载 碰压动载
密度差产生的附加拉力
一、套管外载分析与计算 作用在套管上的主要载荷应是：
轴向力：自重、浮力 外挤压力
内压力
一、套管外载分析与计算
1.外挤压力
管外钻井液液柱压力:（水泥
不返到井口时，上部有一段套 管外为钻井液。该段套管称为 自由套管）
以关于套管内压力的计算有多种方法，常用方法是：
Pi Ps 0.0098n H
2.内压力
一、套管外载分析与计算
（1）内压力
确定井口内压力的三种方法是：
1）井口防喷装置（防喷器及压井管线等）许用最高压力。 2）套管鞋处附近地层破裂压力所决定的许用井口压力。
Ps 0.0098 ( f n ) H B
要按全掏空考虑的技术套管，有效外压力为
Poe 0.0098m H
（0≤H≤HL） 对于技术套管非全掏空的情况，有效外压力为 P 0.0098 H
oe m
Poe 0.0098 [ n H L ( n m ) H ] （ H L＜ H ≤ H B）
一、套管外载分析与计算
一、套管外载分析与计算
径向内压力：
管内流体压力 压裂作业等增产
措施时的压力
2.内压力
一、套管外载分析与计算
（1）内压力
对于表层套管和技术套管，当在下一井段钻进过程中
发生井涌而进行压井时，套管的内压力为井口内压力
与管内流体（钻井液与涌入流体——气、水、油或混
合物）的液柱压力之和。由于井涌情况的多样性，所
压力计算
对于水泥封固段，当发生上述最大有效外压力时，管
无缝套管244.48-8.94mmR2J55LC强度校核(下深2000m)详解

无缝套管244.48-8.94mmR2J55LC强度校核(下深2000m)详解


2.00
ρ 钻井液最大密度 dmax
（g/cm3）
1.2
管内水泥浆 高度（m）
ρ 钻井液最小密度
dmin（g/cm3）
1.08
水泥浆密度 （g/cm3）
套管内径dcin（cm）
螺纹连接处 22.66 抗拉强度
（KN）
1360 浮力系数KB
1.91
套管弯曲引起 的附加应力KN
2015
套管内注水泥 引起的附加应 力KN（考虑钻 井液浮力）
考虑双轴应力时套管下入深度和抗挤强度关系
套管鞋 漏失液面处
双轴应力下
处有效 的外挤压力 井口处拉力 漏失面处的拉 井口处套管
外挤压 Mpa
KN
力KN
抗挤强度Mpa
-1.962
0 908.109614 908.1096144 10.68370136
-1.9522
0 903.569066 903.5690663 10.7034519
13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9 13.9
8.01 8.44 8.86 9.28 9.70 10.12 10.55 10.97 11.39 11.81 12.23 12.65 13.08 13.50 13.92 14.34 14.76 15.19 15.61 16.03 16.45 16.87
13.9
1.27
13.9
1.69
13.9
2.11
13.9
2.53
13.9
2.95
13.9
无缝套管 244.48-8.94mm R2 J55 LC 强度校核(下深2000m)

无缝套管 244.48-8.94mm R2 J55 LC 强度校核(下深2000m)

理论计算漏失液面深度1200套管底部有效外挤压力31.11732套管下深m漏失液面深度m 套管鞋处有效外挤压漏失液面处的外挤压力Mpa井口处拉力KN漏失面处的拉力KN双轴应力下井口处套管抗挤强度Mpa20000-1.9620908.109614908.109614410.68370136 19900-1.95220903.569066903.569066310.7034519 19800-1.94240899.028518899.028518310.72316264 19700-1.93260894.48797894.487970210.74283362 19600-1.92280889.947422889.947422110.76246492 19500-1.9130885.406874885.40687410.7820566 19400-1.90310880.866326880.86632610.80160872 19300-1.89330876.325778876.325777910.82112134 19200-1.88350871.78523871.785229810.84059452 19100-1.87370867.244682867.244681810.86002834 19000-1.86390862.704134862.704133710.87942284 18900-1.85410858.163586858.163585610.89877808 18800-1.84430853.623038853.623037510.91809414 18700-1.83450849.082489849.082489510.93737107 18600-1.82470844.541941844.541941410.95660892 18500-1.81490840.001393840.001393310.97580776 18400-1.8050835.460845835.460845210.99496764 18300-1.79520830.920297830.920297211.01408862 18200-1.78540826.379749826.379749111.03317076考虑双轴应力时套管下入深度和抗挤强度关系18100-1.77560821.839201821.83920111.05221412 18000-1.76580817.298653817.29865311.07121875 17900-1.7560812.758105812.758104911.09018471 17800-1.74620808.217557808.217556811.10911206 17700-1.73640803.677009803.677008711.12800084 17600-1.72660799.136461799.136460711.14685112 17500-1.71680794.595913794.595912611.16566294 17400-1.70690790.055365790.055364511.18443636 17300-1.69710785.514816785.514816511.20317144 17200-1.68730780.974268780.974268411.22186823 17100-1.67750776.43372776.433720311.24052678 17000-1.66770771.893172771.893172211.25914714 16900-1.65790767.352624767.352624211.27772936 16800-1.64810762.812076762.812076111.2962735 16700-1.63830758.271528758.27152811.31477961 16600-1.62850753.73098753.7309811.33324773 16500-1.61870749.190432749.190431911.35167792 16400-1.60880744.649884744.649883811.37007022 16300-1.5990740.109336740.109335711.38842469 16200-1.58920735.568788735.568787711.40674137 16100-1.57940731.02824731.028239611.42502032 16000-1.56960726.487692726.487691511.44326157 15900-1.55980721.947143721.947143411.46146519 15800-1.550717.406595717.406595411.4796312 15700-1.54020712.866047712.866047311.49775967 15600-1.53040708.325499708.325499211.51585064 15500-1.52060703.784951703.784951211.53390415 15400-1.51070699.244403699.244403111.55192025 15300-1.50090694.703855694.70385511.56989899 15200-1.49110690.163307690.163306911.58784041 15100-1.48130685.622759685.622758911.60574455 15000-1.47150681.082211681.082210811.62361146 14900-1.46170676.541663676.541662711.64144118 14800-1.45190672.001115672.001114711.65923375 14700-1.44210667.460567667.460566611.67698923 14600-1.43230662.920019662.920018511.69470764 14500-1.42250658.37947658.379470411.71238904 14400-1.41260653.838922653.838922411.73003346 14300-1.40280649.298374649.298374311.74764095 14200-1.3930644.757826644.757826211.76521155 14100-1.38320640.217278640.217278211.7827453 14000-1.37340635.67673635.676730111.80024223 13900-1.36360631.136182631.13618211.81770239 13800-1.35380626.595634626.595633911.83512583 13700-1.3440622.055086622.055085911.85251257 13600-1.33420617.514538617.514537811.86986265 13500-1.32440612.97399612.973989711.88717612 13400-1.31450608.433442608.433441611.90445302 13300-1.30470603.892894603.892893611.92169337 13200-1.29490599.352346599.352345511.93889723 13100-1.28510594.811797594.811797411.95606462 13000-1.27530590.271249590.271249411.97319559 12900-1.26550585.730701585.730701311.99029016 12800-1.25570581.190153581.190153212.0073483812700-1.24590576.649605576.649605112.02437028 12600-1.23610572.109057572.109057112.0413559地层水密度1.03漏失面深度m0（g/cm3）管体屈服强2508.8水泥浆密度 1.91度KN漏失系数0固井时钻井1.1液密度最大抗外挤13.9强度Mpa抗拉强度KN2015双轴应力下漏失面处的抗挤强度套管鞋处抗挤安全系数漏失面处抗挤安全系数10.6837014-7.08460754#DIV/0!10.7034519-7.12020859#DIV/0!10.7231626-7.15616924#DIV/0!10.7428336-7.19249497#DIV/0!10.7624649-7.22919137#DIV/0!10.7820566-7.26626415#DIV/0!10.8016087-7.30371912#DIV/0!10.8211213-7.34156222#DIV/0!10.8405945-7.37979952#DIV/0!10.8600283-7.41843722#DIV/0!10.8794228-7.45748162#DIV/0!10.8987781-7.4969392#DIV/0!10.9180941-7.53681654#DIV/0!10.9373711-7.57712037#DIV/0!10.9566089-7.61785757#DIV/0!10.9758078-7.65903518#DIV/0!10.9949676-7.70066037#DIV/0!11.0140886-7.74274048#DIV/0!11.0331708-7.78528301#DIV/0!11.0901847-7.91576262#DIV/0!11.1091121-7.96023319#DIV/0!11.1280008-8.00520626#DIV/0!11.1468511-8.05069039#DIV/0!11.1656629-8.09669434#DIV/0!11.1844364-8.14322706#DIV/0!11.2031714-8.19029774#DIV/0!11.2218682-8.23791575#DIV/0!11.2405268-8.28609069#DIV/0!11.2591471-8.3348324#DIV/0!11.2777294-8.38415094#DIV/0!11.2962735-8.4340566#DIV/0!11.3147796-8.48455993#DIV/0!11.3332477-8.53567174#DIV/0!11.3516779-8.58740308#DIV/0!11.3700702-8.6397653#DIV/0!11.3884247-8.69276999#DIV/0!11.4067414-8.74642907#DIV/0!11.4250203-8.80075471#DIV/0!11.4432616-8.85575943#DIV/0!11.4614652-8.91145603#DIV/0!11.4796312-8.96785765#DIV/0!11.4977597-9.02497776#DIV/0!11.5158506-9.08283018#DIV/0!11.5339042-9.14142909#DIV/0!11.5519203-9.20078902#DIV/0!11.569899-9.26092489#DIV/0!11.5878404-9.32185203#DIV/0!11.6057445-9.38358615#DIV/0!11.6236115-9.44614339#DIV/0!11.6414412-9.50954033#DIV/0!11.6592338-9.57379398#DIV/0!11.6769892-9.63892183#DIV/0!11.6947076-9.70494184#DIV/0!11.712389-9.77187247#DIV/0!11.7300335-9.8397327#DIV/0!11.747641-9.90854202#DIV/0!11.7652116-9.97832048#DIV/0!11.7827453-10.0490887#DIV/0!11.8002422-10.1208679#DIV/0!11.8177024-10.1936799#DIV/0!11.8351258-10.2675472#DIV/0!11.8525126-10.3424928#DIV/0!11.8698627-10.4185405#DIV/0!11.8871761-10.4957149#DIV/0!11.904453-10.5740411#DIV/0!11.9216934-10.6535452#DIV/0!11.9388972-10.7342539#DIV/0!11.9560646-10.8161947#DIV/0!11.9731956-10.8993962#DIV/0!11.9902902-10.9838877#DIV/0!12.0073484-11.0696993#DIV/0!。

高温高压井套管柱设计和强度校核

高温高压井套管柱设计和强度校核

(1. P etroleum E ng ineering D ep t. , J iang han P etroleum Inst. , J ing z hou, H ubei, 434102, C h ina; 2. W est C om p any of CN OO C , Z hanj iang , Guang d ong , 524000, C h ina)
[ 收稿日期 ] 2001208215; [ 改回日期 ] 2002201208 [ 第一作者联系电话 ] (0716) 8430736 [ 作者简介 ] 杨明合 (1976—) , 男, 湖北荆州人, 在读硕士研究生, 主要从事钻井工艺、石油钻井仪器及配套软件的开发和研制等工作。
·26·
石 油 钻 探 技 术 2002 年 2 月
(4) 达到设计要求, 输出设计结果, 否则重新选择 套管, 重复以上计算。
四、 设 计 实 例
结合南海西部油田某井套管柱 (第一层) 设计计
算的实例[4], 给出使用该方法计算的结果。其中该层套
管尺寸为 <24415mm、型号为AM S、P 2110, 其它参数 见表 1。
表 1 套管柱设计参数
石 油 钻 探 技 术 PETROL EUM DR ILL IN G T ECHN IQU ES
高温高压井套管柱设计和强度校核
V o l. 30, N o. 1 Feb. , 2002
杨明合1, 夏宏南1, 金业权1, 王越之1, 段异生2, 王有华2
(1. 江汉石油学院石油工程系, 湖北荆州 434102; 2. 中国海洋石油南海西部公司, 广东湛江 524000)
下面给出第 k 点截面处的计算步骤: (k 的初始值 取 0)
(1) 计算第 k 点的井深 H k = H - k ∃H 。 (2) 求出该点的温度 T k [3]。井口的温度为 T 1, 井 底的温度为 T 2= T 1+ H 168, 利用直线插值公式, 可 以求得 k 点的温度值 T k。 (3) 计算第 k 点由于温度的影响套管屈服强度下 降的系数 K 。 (4) 计算 k 点套管在温度影响下的有效屈服强度 值 P T。 (5) 计算 k 点套管柱截面上的应力值 (轴向力) Y A。 (6) 计算 k 点抗拉安全系数 S T。如果 S T 小于设计 安全系数, 表明套管抗拉强度不够, 结束程序。 (7) 计算 k 点套管的有效抗外挤强度 P ca值、抗外 挤安全系数 S C。如果 S C 小于设计安全系数, 表明套管 抗外挤强度不够, 结束程序。 (8) 计算 k ′点套管的有效抗内压值 P I、抗内压安 全系数 S i。如果 S i 小于设计安全系数, 表明套管抗内 压强度不够, 结束程序。 (9) k = k + 1, 计算第 k + 1 点井深H k+ 1。若H k < 0, 停止计算, 输出设计结果, 若H k> 0, 转到步骤 (1)。 无论是对单一套管柱、 复合套管柱还是挂接尾管 的情况, 所采用的计算方法均相同。
套管强度校核-emergent

套管强度校核-emergent

套管强度校核（按照等安全系数法校核）1、13-3/8"套管抗挤强度：井底泥浆液柱压力：（设计水泥面返高500米）Pm=11.772Mpa（按照套管半掏空计算）套管浮重：Pf=128.59846tonPf/Py=0.1857用内查法查得：外挤压力系数K'K'=0.991Pcc=15.4596Sc=1.31325》1.0内屈服压力：Pi=9.71Mpa（按照套管全掏空计算）Sc= 3.56》1.10粘卡：4.91<16.66Mpa不会粘卡结论：该套管安全。

2、9-5/8"套管抗挤强度：井底泥浆液柱压力：（设计水泥面返高500米）Pm=29.43Mpa（按照套管半掏空计算）套管浮重：Pf=111.68ton按照环空封固800米计算Pf/Py=0.37用内查法查得：外挤压力系数K'K'=0.979Pcc=35.7335Sc=3.03547》1.0内屈服压力：Pi=17.45Mpa（按照套管全掏空计算）Sc= 3.73》1.10粘卡：19.60<21.66MPa不会粘卡3、7"尾管粘卡：13.08<16.66MPa不会粘卡4. 7"CSG抗挤强度：井底泥浆液柱压力：（设计水泥面返高500米）Pm=45.9108Mpa（按照套管半掏空计算）Safety:套管浮重：Pf=129.63ton按照环空封固800米计算Tensile:Py/Pf=2.09用内查法查得：外挤压力系数K'K'=0.979Pcc=0Sc=0》1.0内屈服压力：Pi=16.06Mpa（按照套管全掏空计算）Sc= 1.35》1.10粘卡：10.59<21.66MPa不会粘卡1.160671。

套管强度校核-emergent

套管强度校核-emergent


套管浮
重：
按照环
空封固
Pf=
800米计
129.6/Pf= 2.09
用内查法 查得：外 挤压力系 数K'
Pcc=
K'= 0
Sc=
0 》1.0
内屈服 压力：
Mpa
（按照
套管全
掏空计
Pi=
16.06
算）
Sc= 1.35
》1.10
不会粘
粘卡： 10.59 <21.66MPa
Pf/Py= 0.1857
用内查法 查得：外 挤压力系 数K'
K'= Pcc= 15.4596
Sc= 1.31325 》1.0
Pi=
9.71
Sc= 3.56
Mpa （按照 套管全 掏空计 算）
》1.10
不会粘 4.91 <16.66Mpa 卡
0.991
该套管安
结论： 全。 2、95/8"套管
抗挤强 度：
井底泥 浆液柱 压力： （设计 水泥面 返高500
米）
Pm=
29.43 套管浮 重：
Pf=
111.68
Mpa （按照 套管半 掏空计 算）
按照环
空封固
800米计
ton
算
内屈服 压力：
Pf/Py= 0.37
用内查法 查得：外 挤压力系 数K'
K'= Pcc= 35.7335 Sc= 3.03547 》1.0
卡
0.979
Safety:
1.160671
粘卡： 3、7"尾 管
粘卡：
Mpa
（按照
套管全
掏空计
Pi=
钻井完井套管柱强度校核编程

钻井完井套管柱强度校核编程

2014-2015学年第二学期《完井工程》《套管柱强度校核》上机报告班级：石油工程12级1班姓名：李国锋学号：教师：一、欲解决问题的说明某井177.8毫米油层套管下至井深3600m，ρ=1.6g/cm3，水泥返到地面，预计气层深度3700m处七层压力Pp=59Mpa，尾管射孔完井，油管不带封隔器生产。

试对井段套管柱强度校核。

二、问题求解分析过程①设计方法按照各段所选套管钢级壁厚，查找套管对应抗挤强度，丝扣连接强度，以及抗内压强度，计算各段套管段底外挤力，段顶拉力，以及天然气充满井时的内压力。

从而求得抗挤、抗拉、抗内压系数。

②主要公式Sc=Pc/ρgHSt=Fst/Fm 其中Fm=qgLSi=Pi/（Pp/e1.1155×10-4GD）③符号说明程序中出现符号主要有：Pc——套管受到的外挤力Fm——套管收到的下部套管重力之和Fs——套管的屈服强度Fst——套管的丝扣滑脱强度Sc——套管抗挤系数St——套管抗拉系数Si——套管抗内压系数D——表示某段套管下入深度L——表示某段套管长度三、程序功能介绍及代码①程序功能本程序可以代替人工进行某一井段套管柱强度校核，通过程序可以查看各个井段套管柱是否符合各个安全系数要求。

确保套管柱安全。

②程序运行界面见图1③附源程序代码Private Sub Command1_Click()Dim L1, L2, L3, L4, L5 As Integer Dim D1, D2, D3, D4, D5 As Integer Dim Sc1, Sc2, Sc3, Sc4, Sc5 As Single Dim St1, St2, St3, St4, St5 As Single Dim Si1, Si2, Si3, Si4, Si5 As Single Dim bh1, bh2, bh3, bh4, bh5 As Single Dim ρ As SingleD1 = Val(Text26.Text)ρ = Val(Text27.Text)Pp = Val(Text28.Text)L1 = Val(Text5.Text)L2 = Val(Text4.Text)L3 = Val(Text3.Text)L4 = Val(Text2.Text)L5 = Val(Text1.Text)bh1 = Text20.Textbh2 = Text19.Textbh3 = Text18.Textbh4 = Text17.Text图1 bh5 = Text16.Text'根据段长自动计算井段'Text15.Text = D1Text14.Text = D1 - L1Text13.Text = Text14.TextD2 = Text13.TextText12.Text = D2 - L2Text11.Text = Text12.TextD3 = Text11.TextText10.Text = D3 - L3Text9.Text = Text10.TextD4 = Text9.TextText8.Text = D4 - L4Text7.Text = Text8.TextD5 = Text7.TextText6.Text = D5 - L5'第一段校核'If bh1 = 8.05 Thenq1 = 34.22: Pc1 = 26400000: Pi1 = 43710000: Fst1 = 1966000ElseIf bh1 = 9.19 Thenq1 = 38.69: Pc1 = 37296000: Pi1 = 49918000: Fst1 = 2308000ElseIf bh1 = 10.36 Thenq1 = 43.15: Pc1 = 48398000: Pi1 = 56253000: Fst1 = 2656000ElseIf bh1 = 11.51 Thenq1 = 47.62: Pc1 = 59293000: Pi1 = 62461000: Fst1 = 2989000ElseIf bh1 = 12.65 Thenq1 = 52.08: Pc1 = 70189000: Pi1 = 63706000: Fst1 = 3319000End IfSc1 = Round((Pc1 / (ρ * 9810 * D1)), 2)Label30.Caption = Sc1Fm1 = 9.81 * q1 * L1St1 = Round((Fst1 / Fm1), 2)Label35.Caption = St1Si1 = Round((Pi1 * (2.7183 ^ (0.00011155 * 0.55 * D1)) / (Pp * 1000000)), 2)Label40.Caption = Si1'第二段校核'If bh2 = 8.05 Thenq2 = 34.22: Pc2 = 26400000: Pi2 = 43710000: Fst2 = 1966000ElseIf bh2 = 9.19 Thenq2 = 38.69: Pc2 = 37296000: Pi2 = 49918000: Fst2 = 2308000ElseIf bh2 = 10.36 Thenq2 = 43.15: Pc2 = 48398000: Pi2 = 56253000: Fst2 = 2656000ElseIf bh2 = 11.51 Thenq2 = 47.62: Pc2 = 59293000: Pi2 = 62461000: Fst2 = 2989000ElseIf bh2 = 12.65 Thenq2 = 52.08: Pc2 = 70189000: Pi2 = 63706000: Fst2 = 3319000End IfSc2 = Round((Pc2 / (ρ * 9810 * D2)), 2)Label29.Caption = Sc2Fm2 = (9.81 * q2 * L2) + Fm1St2 = Round((Fst2 / Fm2), 2)Label34.Caption = St2Si2 = Round((Pi2 * (2.7183 ^ (0.00011155 * 0.55 * D2)) / (Pp * 1000000)), 2)Label39.Caption = Si2'第三段校核'If bh3 = 8.05 Thenq3 = 34.22: Pc3 = 26400000: Pi3 = 43710000: Fst3 = 1966000ElseIf bh3 = 9.19 Thenq3 = 38.69: Pc3 = 37296000: Pi3 = 49918000: Fst3 = 2308000ElseIf bh3 = 10.36 Thenq3 = 43.15: Pc3 = 48398000: Pi3 = 56253000: Fst3 = 2656000ElseIf bh3 = 11.51 Thenq3 = 47.62: Pc3 = 59293000: Pi3 = 62461000: Fst3 = 2989000ElseIf bh3 = 12.65 Thenq3 = 52.08: Pc3 = 70189000: Pi3 = 63706000: Fst3 = 3319000End IfSc3 = Round((Pc3 / (ρ * 9810 * D3)), 2)Label28.Caption = Sc3Fm3 = (9.81 * q3 * L3) + Fm2St3 = Round((Fst3 / Fm3), 2)Label33.Caption = St3Si3 = Round((Pi3 * (2.7183 ^ (0.00011155 * 0.55 * D3)) / (Pp * 1000000)), 2)Label38.Caption = Si3'第四段校核'If bh4 = 8.05 Thenq4 = 34.22: Pc4 = 26400000: Pi4 = 43710000: Fst4 = 1966000ElseIf bh4 = 9.19 Thenq4 = 38.69: Pc4 = 37296000: Pi4 = 49918000: Fst4 = 2308000ElseIf bh4 = 10.36 Thenq4 = 43.15: Pc4 = 48398000: Pi4 = 56253000: Fst4 = 2656000ElseIf bh4 = 11.51 Thenq4 = 47.62: Pc4 = 59293000: Pi4 = 62461000: Fst4 = 2989000ElseIf bh4 = 12.65 Thenq4 = 52.08: Pc4 = 70189000: Pi4 = 63706000: Fst4 = 3319000End IfSc4 = Round((Pc4 / (ρ * 9810 * D4)), 2)Label27.Caption = Sc4Fm4 = (9.81 * q4 * L4) + Fm3St4 = Round((Fst4 / Fm4), 2)Label32.Caption = St4Si4 = Round((Pi4 * (2.7183 ^ (0.00011155 * 0.55 * D4)) / (Pp * 1000000)), 2)Label37.Caption = Si4'第五段校核'If bh5 = 8.05 Thenq5 = 34.22: Pc5 = 26400000: Pi5 = 43710000: Fst5 = 1966000ElseIf bh5 = 9.19 Thenq5 = 38.69: Pc5 = 37296000: Pi5 = 49918000: Fst5 = 2308000ElseIf bh5 = 10.36 Thenq5 = 43.15: Pc5 = 48398000: Pi5 = 56253000: Fst5 = 2656000ElseIf bh5 = 11.51 Thenq5 = 47.62: Pc5 = 59293000: Pi5 = 62461000: Fst5 = 2989000ElseIf bh5 = 12.65 Thenq5 = 52.08: Pc5 = 70189000: Pi5 = 63706000: Fst5 = 3319000End IfSc5 = Round((Pc5 / (ρ * 9810 * D5)), 2)Label26.Caption = Sc5Fm5 = (9.81 * q5 * L5) + Fm4St5 = Round((Fst5 / Fm5), 2)Label31.Caption = St5Si5 = Round((Pi5 * (2.7183 ^ (0.00011155 * 0.55 * D5)) / (Pp * 1000000)), 2)Label36.Caption = Si5End Sub四、应用举例为了检验程序是否可用，是否可以准确无误的达到预期设计效果，代入数据检验程序是否可以准确无误的达到目的要求。

套管强度校核全解

套管强度校核全解

Poe0.009mH 8
对于Po 技e 术0套.0管0非9全mH 8掏空的情况，有效（外0压≤H力≤为HL）
P o e0 .0[ 0 n H 9 L (8 n m )H ]（HL＜H≤HB）
一、套管外载分析与计算
全掏空与非（全a）掏全空掏两空种不同的情（况b下），非套全管掏柱空所受的有效外 压力不一样图。7-3 有效外挤压力对比示意图 对1于—全—掏外空压情力况，2—有—效支外撑压内力压是井力底最3—大—，有井效口外最压小力（为 零）；
套管柱一般是由几段套管组成。在计算套管自重所产 生的轴向拉力时，通常需要计算的是各段套管顶、底 端的轴向拉力。显然，某段套管顶端的拉力即是其上
一、套管外载分析与计算
轴向拉力：
自重 浮力
W
3.轴向拉一力、套管外载分析与计算
轴向拉力计算方法：
当不考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在空气中的重量；
目前国 内外所生产 的套管尺寸 及钻头及尺 寸已标准系 列化。套管 与其相应井 眼的尺寸配 合基本确定 或在较小范 围内变化。
二、套管强度
二、套管强度
1、套管基本参数
（2）套管壁厚与套管单位长度名义重量
套管壁厚指的是套管本体处套管壁的厚度，套 管壁厚有时又称为套管名义壁厚。套管壁厚也 已标准系列化
套管单位长度名义重量又称为套管公称重量， 指的是包括接箍在内的、套管单位长度上的平
二、套管强度
1、套管基本参数
（3）螺纹类型
套管螺纹及螺纹连接是套管质量的关键所在，与 套管的强度和密封性能密切相关。API标准的螺纹 类型有4种：
短圆螺纹（英文缩写STC） 长圆螺纹（英文缩写LTC） 梯形螺纹（英文缩写BTC）
全。P 所o以b，0.在0支0撑9s外w 8H 压力计算中一般无论是水泥面以
《套管强度校核》课件

《套管强度校核》课件


机遇
随着科技的不断进步和工业生产的不断发展，套管强 度校核技术也在不断改进和完善。通过技术创新和应 用研究，可以提高套管强度校核的准确性和可靠性， 为石油和天然气开采提供更好的安全保障和技术支持 。同时，随着环保和安全意识的提高，石油和天然气 开采行业对安全和环保的要求也越来越高，这也为套 管强度校核技术的发展提供了更广阔的应用前景和市 场机遇。
总结词
复杂环境下的高要求
详细描述
海上石油平台的环境条件恶劣，套管需要承受巨大的压力和腐蚀，因此对套管强度的要求非常高。校核时需要考 虑温度、压力、腐蚀等多种因素，确保套管的安全性和稳定性。
案例二：化工装置的套管强度校核
总结词
高精度与高可靠性
详细描述
化工装置中的套管需要承受各种化学物质的腐蚀和冲刷，同时还需要保证高精度的流体控制。套管强 度校核需要考虑材料的耐腐蚀性、机械强度以及精度保持等多个方面，以确保化工装置的安全和稳定 运行。
01
收集套管的结构尺寸、材料属性 、工作条件等数据，为建立模型 提供基础信息。
02
确定所需的数据来源，如实验数 据、设计图纸、技术规范等。
建立模型
根据收集的数据，建立套管强度的数 学模型，描述套管的受力情况和变形 行为。
考虑套管的几何形状、材料特性、边 界条件等因素，建立精确的力学模型 。
计算分析
套管强度校核需要考虑套管的材料、尺寸、连接方式、管道 系统的运行参数等因素，通过计算和实验验证来确定套管的 承载能力。
套管强度校核的重要性
保证管道系统的安全运行
套管是管道系统中的重要组成部分，其强度直接关系到整个管道系统的安全运 行。通过套管强度校核，可以及时发现和解决潜在的安全隐患，避免因套管失 效导致的安全事故。
150型全回转全套管钻机中平台强度校核4页

150型全回转全套管钻机中平台强度校核4页

150型全回转全套管钻机中平台强度校核Abstract： Full rotary casing drilling rig platform is main stress component while working. According to working characteristics of middle platform of full rotary casing drilling rig，two kinds of working situations―lifting and lining， and underdraught， are analyzed on statics by using ANSYS software，which provides theoretical analysis for improving structural stress and structural optimization design.0 引言全回转套管钻机是就地灌注的施工机械之一。

在易塌孔和复杂地层地层，采用全回转全套管钻进工艺，配合如冲锤、抓斗等钻具，钻进岩石层和卵砾石层，对防滑坡和基础桩桩的进行施工。

近几年，在城市一次开发利用的地区多次处理原有的基桩。

施工时装有带回转钻头的套管，垂直钻入地基。

旋进施工中套管一边保持孔壁，一边作往复圆周回转以及垂直钻进，进行强力钻削并压入地基。

全回转套管钻机工作时首先由夹紧油缸加紧套管，然后回转马达驱动套管对土进行360°旋转切削，最后由起拔油缸带动套管上下运动。

夹紧油缸在夹紧套管时有两种基本形式。

一种是中平台固定夹紧油缸带动上平台上下运动进行夹紧。

另一种是上平台固定夹紧油缸带动中平台上下运动进行夹紧。

本文以中平台固定上平台随动的全回转套管钻机为研究对象，对其上中下平台进行强度分析，为结构的进一步改进提供基础。

1 全回转套管钻机的组成全回转套管钻机主要由全套管钻机机架本体、夹持装置、回转装置、压入起拔装置四部分构成。

圆钢、钢管的强度校核

圆钢、钢管的强度校核

圆钢、钢管的强度校核一、纯拉伸圆钢的强度校核已知:有一根45号圆钢，外径50mm ,长300 mm。

受力情况如下图:P=500Kgf 求:校核圆钢强度。

解:1、分析危险截面。

危险截面是截面最小的面，显然圆钢的任意截面相等。

2、危险截面所受的拉力为:P=9.8×500=4900N危险截面受拉力作用下的正应力:表1-1-95，在1-125页。

Pσ= ?σ pAσ--------正应力。

P--------拉力。

2A--------截面面积。

A=πR222σ= F?S= 4900?(πR) =4900?(3.14×25) =2.5N/mm =2.5 (Mpa)σ--------许用正应力。

查表4-1-57，在4-59页。

p查得σ=600Mpa pσ?σ p圆钢强度足够。

二、纯拉伸钢管的强度校核已知:有一根45号钢管，外径50mm ,内径40 mm ,长300 mm。

受力情况如下图:P=500Kgf求:校核钢管强度。

解:1、分析危险截面。

危险截面是截面最小的面，显然钢管的任意截面相等。

2、危险截面所受的拉力为:P=9.8×500=4900N危险截面受拉力作用下的正应力Pσ= ?σ pAσ--------正应力。

P--------拉力。

22A --------面积。

A=π(R- R) 122222σ= F?S= 4900?,π(R- R) ,=4900?,3.14(25- 20), 12=6.94 (Mpa)σ--------许用正应力。

查表4-1-57，在4-59页。

p查得σ=600Mpa pσ?σ p钢管强度足够。

三、纯弯曲圆钢的强度校核已知:有一根45号圆钢，外径50mm ,长900 mm。

受力情况如下图:F=500Kgf 求:校核圆钢强度。

解:1、分析危险截面。

危险截面是弯矩最大的面，显然是管得中心处，F处的截面。

2、危险截面所受的弯矩为:M=(F?2)×(820?2)=(9.8×500?2)×(820?2)=1004500N.mm弯矩作用下的正应力Mσ= ?σ pW公式在表1-1-95，在1-125页。

端焊式套管换热器的强度计算及稳定性校核_徐小龙

2 πp i d i L μ i L （ p o d o － p i d i ） + 4 Ei Ai 2δi Ei 2 2 πp o （ D i － d o ） L μ o p o D i L － 4 Eo Ao 2δo Eo ［5 ］
Δ L T， o = α o （ T o － 20 ） L — —内管、 式中 α i ， αo — 外管材料金属壁温下的线 mm / （ mm·℃ ） 膨胀系数， Ti ， To — — —内管、 外管沿长度平均的金属壁 ℃ 温， （ 3 ） 以 F 表示内管、 外管由于变形协调而产 生的轴向附加载荷， 则： F =
摘
徐小龙， 谢智刚， 段
给出了端焊式套管换热器的计算方法， 包括考虑热应力时内管、 外管的 要： 运用材料力学理论，
轴向应力计算。根据应力性质， 确定了轴向应力的强度及稳定性控制条件 ， 并通过有限元算例验证 了理论公式的正确性。
关键词： 端焊式套管换热器； 强度计算； 稳定性校核； 热应力； 有限元 中图分类号： TH123 ； TQ051． 5 文献标识码： A 文章编号： 1001 － 4837 （ 2012 ） 05 － 0026 － 05 doi： 10． 3969 / j． issn． 1001 － 4837． 2012． 05． 006
Strength and Stability Calculation for End － welded Double Pipe Heat Exchanger
XU Xiao － long， XIE Zhi － gang， DUAN Rui， ZHANG Ying － kai （ Sinopec Engineering Incorporation， Beijing 100101 ， China） Abstract： Axial stress calculation under the influence of heat expansion between inner and outer pipe was introduced． Allowable stress for extension and compression were also discussed． A FEM example was conducted to test the theoretical formula． Key words： end － welded double pipe； strength calculation； stability calculation； thermal stress； FEM

《套管强度校核》课件


套管强度校核的目的
保障安全
确保套管在各种工况下不会发生失效，以保护井筒和油气资源。
优化设计
根据强度校核结果，优化套管设计，提高使用寿命和成本效益。
满足规范
套管强度校核结果需要符合国家和行业的规范和标准。
套管强度校核的步骤
1
收集数据
获取井筒结构参数、套管和管柱材料特性等相关数据。
2
进行计算
利用力学原理和公式，对套管进行强度校核计算。
结论和要点
套管强度校核对于保障井筒的安全稳定和油气资源的开发具有关键作用。选 择适合的校核方法和准确的数据，能够提高套管设计的可靠性和成本效益。
3
评估结果
根据校核结果评估套管的可靠性和安全性。
常见的套管强度校核方法
1 解析法
基于力学方程和材料特性，通过解析求解的方法进行校核。
2 有限元法
利用有限元分析软件进行数值模拟，得到套管受力情况并进行校核。
3 经验公式法
根据经验公式和经验数据，估算套管的强度。
套管度校核的应用范围
海上油井
套管强度校核在海上油井中尤为 重要，因为海洋环境中的力荷载 更大。
《套管强度校核》PPT课 件
本PPT课件将介绍套管强度校核的基本概念、目的和步骤，常见的校核方法， 以及其应用范围和实际例子。通过图文并茂的讲解，帮助大家深入了解这一 重要技术。
强度校核的定义
强度校核是指对套管进行力学计算和分析，以确定其能否承受特定工况下的 力荷载。通过校核，可以评估套管的安全性，并确定其使用寿命和可靠性。
陆上油井
海上风电场
套管强度校核也适用于陆上油井， 以确保井筒的稳定和生产的安全。
套管强度校核也在海上风电场中 发挥重要作用，以保证风力发电 设施的可靠性。
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（1）套管尺寸（又叫名义外径或公称直径）：本
体外径
4-1/2”, 5”, 51/2”, 65/8”, 7”, 7-5/8”, 8-5/8”, 9-5/8”, 10-3/4”, 11-3/4”, 16”, 28-5/8”, 20”, 30”....
二、套管强度
目 前 国 内外所生产 的套管尺寸 及钻头及尺 寸已标准系 列化。套管 与其相应井 眼的尺寸配 合基本确定 或在较小范 围内变化。
第一节
套管及套管柱强度设计
序言
套管柱的主要功 对套管的要求 圆度 能 壁厚均匀性 抗挤 抗腐蚀 最小的流动阻力 抗拉 良好的上扣性能及重复互 抗内压 换性能 耐磨（硬度指标） 密封
序言
套管柱的组成 由不同强度的套管段组成 原因： 套管受到各种类型外力作用，须具有一定强度。 外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同， 须有一系列不同尺寸、不同强度的套管。即套管 系列。
一、套管外载分析与计算
（2）支撑内压力
对于技术套管非全掏空的情况，支撑内压力
的计算式为
Pib 0
P n ( H H L ) ib 0.0098
（ 0≤ H ≤ H L ） （ H L＜ H ≤ H B）
1.外挤压力
一、套管外载分析与计算
（3）有效外压力
对于表层套管、油层套管这种可能全掏空的情况，需
以关于套管内压力的计算有多种方法，常用方法是：
Pi Ps 0.0098n H
2.内压力
一、套管外载分析与计算
（1）内压力
确定井口内压力的三种方法是：
1）井口防喷装置（防喷器及压井管线等）许用最高压力。 2）套管鞋处附近地层破裂压力所决定的许用井口压力。
Ps 0.0098 ( f n ) H B
压力计算
对于水泥封固段，当发生上述最大有效外压力时，管
外环空中的水泥已经凝固，水泥环（水泥浆在环空内
凝固后的环状水泥石称为水泥环）应有助于套管承受 外压力，但难于准确计算，因此从安全角度考虑现场 P 0.0098 Z 上一般将水泥面以下水泥环段的外压力也按钻井液液
o m
1.外挤压力
一、套管外载分析与计算
图7-4 有效内压力对比示意图 对于油层套管，有效内压力是井口最大，井底最小。可见，不同 类型的井、不同类型的套管，所受外载是不一样的。 （a）表层或技术套管 （b）油井油层套管 （c）气井油层套管 现场有时还采用直接用井口压力Ps作为整个套管柱有效内压力的 1——内压力 2——支撑外压力 3——有效内压力 方法（即假设从井口到井底有效内压力均为Ps）。从图可见，对
（2）支撑内压力
对于表层套管、油层套管这种可能全掏空的情况，支
撑内压力为零。
对于技术套管非全掏空的情况，在漏失面以上（即井
深小于漏失面深度的套管段），支撑内压力为零，在 漏失面以下（即井深大于漏失面深度的套管段）作用 有管内钻井液液柱压力。
1.径向外挤压力
一、套管外载分析与计算 H
L
（2）支撑内压力
1、套管基本参数
二、套管强度
（2）套管壁厚与套管单位长度名义重量
套管壁厚指的是套管本体处套管壁的厚度，套
管壁厚有时又称为套管名义壁厚。套管壁厚也 已标准系列化
套管单位长度名义重量又称为套管公称重量，
指的是包括接箍在内的、套管单位长度上的平
1、套管基本参数
（3）螺纹类型
二、套管强度
套管螺纹及螺纹连接是套管质量的关键所在，与
水泥浆液柱压力 地层中流体压力 易流动岩层的侧压力等
一、套管外载分析与计算
1.外挤压力
有效外压力：
Poe Po Pib
式中 Poe——有效外压力；
Po——外压力；
Pib——支撑内压力。
1.径向外挤压力
有效外压力：
一、套管外载分析与计算
表层套管：井漏造成全掏空
技术套管：井漏发生，但不可能造成发生全漏空的情况，
特点：瞬时地、单一地作用在套管上。 产生原因：
起下钻时速度变化产生的动载 阻、卡套管时提拉动载 摩擦动载 碰压动载
密度差产生的附加拉力
一、套管外载分析与计算 作用在套管上的主要载荷应是：
轴向力：自重、浮力 外挤压力
内压力
一、套管外载分析与计算
1.外挤压力
管外钻井液液柱压力:（水泥
不返到井口时，上部有一段套 管外为钻井液。该段套管称为 自由套管）
（2）支撑外压力
在无水泥段，因钻井液降解及固相沉降，其液柱压力
可能降低
对水泥封固段，可能水泥环并不完整，地层压力可能
作用于管柱上，按盐水柱计算支撑外压力可能比实际
外压力偏小，但可使有效内压力偏大而使管柱趋于安
Pob 0.0098 sw H 全。所以，在支撑外压力计算中一般无论是水泥面以
全掏空与非全掏空两种不同的情况下，套管柱所受的有效外 （a）全掏空 （b）非全掏空 压力不一样。 图7-3 有效外挤压力对比示意图
1——外压力 2——支撑内压力 3——有效外压力 对于全掏空情况，有效外压力是井底最大，井口最小（为 零）；
一、套管外载分析与计算 2.内压力
套管柱所受的内压力主要来自于钻井液、地层流体
套管的强度和密封性能密切相关。API标准的螺纹
类型有4种：
短圆螺纹（英文缩写STC）
长圆螺纹（英文缩写LTC）
梯形螺纹（英文缩写BTC）
二、套管强度
（b） （c） 图7-6 API螺纹连接示意图 （a）圆螺纹连接 （b）梯形螺纹连接 （c）直连型螺纹连接
（a）
二、套管强度 （4）套管钢级
API钢级有10种：H,J,K,N,C,L,P,Q,X.
Tf=Ph*A
轴向力为：
T qL / 1000 Tf
一、套管外载分析与计算
考虑浮力后的轴向力分布 (台阶力法)
T
H
一、套管外载分析与计算
图7-5
套管轴向拉力沿井深分布示意图 1-不考虑浮力 2-考虑浮力
很显然，套管柱自重所产生的轴向拉力的分
一、套管外载分析与计算 4.弯曲附加拉力
P o H B ) 0.0098o H i (P p 0.0098
对于气井，井口也有内压力作用于套管。当考虑气体自重及
其压缩性后，套管内任意深度处的内压力为（式中令井深Z 为零即得井口内压力）
Pi Pp / e
1.11510 4 ( H B H )
2.内压力
一、套管外载分析与计算
上还是水泥面以下均按地层盐水柱压力计算，即 ：
一、套管外载分析与计算 2.内压力
（3）有效内压力
由上所述，可得套管柱有效内压力的计算方法：
对于表层套管和技术套管：
P ( n sw ) H ie P s 0.0098
对于油层套管 P o Ho ) 0.0098 ( sw o )H ie ( P p 0.0098
漏失面深度确定：假设下一次钻进
Hn
盐 水 钻井液
钻至下一层套管的下入深度（下一
井段的目的井深）时发生井漏，并 假设漏失层的孔隙压力为地层盐水
( H n H L ) n H n sw
失面深度为：
柱压力，根据压力平衡关系可得漏
sw H L H n (1 ) n
1.外挤压力
如果井眼存在较大的井斜变化或狗腿 时，由于套管弯曲效应的影响将增大套管 的拉力负荷，特别是在靠近丝扣啮合处易 形成裂缝损坏，由于 API 套管的连接强度 没有考虑弯曲应力，所以设计时应从套管 Z(-) 的连接强度中扣除弯曲效应的影响。
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等附加拉力用设计安全系数考虑，或以其它方式考虑。
生的轴向拉力时，通常需要计算的是各段套管顶、底 端的轴向拉力。显然，某段套管顶端的拉力即是其上
一、套管外载分析与计算
轴向拉力：
自重
浮力
W
一、套管外载分析与计算 3.轴向拉力
轴向拉力计算方法：
当不考虑钻井液的浮力时，计算的是套管在空气中的重量；
非标准的钢级，也较广泛使用，如NKK,S,SS,V 等。
API规定钢级代号后面的数字乘以
1000PSi(6894.8Pa)即为该钢材的最小屈服强度。
如: N-80---->80*1000Psi 但也有个别例外: S-80----->55Kpsi SS-95---->80Kpsi
二、套管强度
采用非API标准有两种情况：
（油、气、水）压力以及特殊作业（如压井、酸化 压裂、挤水泥等）时所施加的压力。与外挤压力类 似，对内压力也是分析计算危险工况时的有效内压 力。有效内压力为
Pie ＝ Pi － Pob
对于表层套管和技术套管，如果在下一井段钻进过程中发
生井涌而进行压井时，套管柱所受的有效内压力最大。
而对于油层套管，油井和气井的情况不一样，要根据采油、
3）下部高压油气喷出时可能出现的井口内压力。
对于油层套管，分油井与气井采用不同的计算方法。
一、套管外载分析与计算
以下是关于油层套管内压力的计算方法之一 。
对于油井，认为采油初期，产层压力较高，井口有内压力作
用于套管，套管的内压力为井口内压力与原油的液柱压力之 和（式中括号项即为井口内压力）
序言
套管柱的类型 表层套管

技术套管（中间套管）
生产套管（油层套管）


尾管（技术尾管、生产尾管）
回接套管
一、套管外载分析与计算
1、静载 特点：长期作用、联合作用在套管上。 类型：
轴向拉力 径向外挤压力 径向内压力 弯曲附加拉力 温差应力