[发明专利]超深井的套管抗拉安全系数的确定方法及装置

权利要求书

1.一种超深井的套管抗拉安全系数的确定方法，其特征在于，包括：

根据套管轴向所受的静载荷及动载荷来确定套管的第一极端轴向外载；所述静载荷包括浮重和弯曲力中的至少一种；所述动载荷包括冲击力和碰压中的至少一种；

根据API标准实验中对应型号的套管抗拉强度的数据确定套管抗拉强度的第一概率分布函数，以及根据国内油田实际使用的对应型号的套管抗拉强度的数据确定套管抗拉强度的第二概率分布函数；

根据所述第一极端轴向外载及第一概率分布函数确定套管受到第一极端轴向外载时的失效概率；

根据所述失效概率以及第二概率分布函数确定套管的第二极端轴向外载；

将套管的额定抗拉强度与所述第二极端轴向外载的比值作为超深井的套管抗拉安全系数；

所述套管的浮重的计算公式如下：

F_wt＝wL_TVD (1)

式中，F_wt为套管的浮重，w为套管的线浮重，L_tvd为垂深；

所述套管的弯曲力的计算公式如下：

F_bend＝2.32D_cq_cθ (2)

式中，F_bend为套管弯曲力，D_c为套管外径，q_c为套管平均单位长度质量，θ为套管单元上下端之间的全角变化；

所述套管的冲击力的计算公式如下：

F_shock＝2ρ_sC_OvA_s (3)

式中，F_shock为套管冲击力，ρ_s为套管钢材密度，C₀为钢材应力波速度，v为套管下入平均速度，A_s为套管横截面积；

所述套管的碰压的计算公式如下：

F_plug＝P_surfaceA_i (4)

式中，F_plug为碰压载荷，P_surface为井口压力，A_i为套管内径截面积。

2.根据权利要求1所述的超深井的套管抗拉安全系数的确定方法，其特征在于，所述根据套管所受的静载荷及动载荷来确定套管的第一极端轴向外载，包括：

所述超深井为超深直井，将下套管工况条件下套管的浮重与冲击力之和作为井口总轴向第一外载荷；将固井碰压工况条件下套管的浮重、冲击力以及碰压之和作为井口总轴向第二外载荷；

选取井口总轴向第一外载荷与井口总轴向第二外载荷中的最大值作为超深直井中的套管的第一极端轴向外载。

3.根据权利要求1所述的超深井的套管抗拉安全系数的确定方法，其特征在于，所述根据套管所受的静载荷及动载荷来确定套管的第一极端轴向外载，包括：

所述超深井为超深定向井，将下套管工况条件下套管的浮重、弯曲力和冲击力之和作为井口总轴向第三外载荷；将固井碰压工况条件下套管的浮重、弯曲力、冲击力、碰压之和作为井口总轴向第四外载荷；

选取井口总轴向第三外载荷与井口总轴向第四外载荷中的最大值作为超深定向井中的套管的第一极端轴向外载。

4.根据权利要求1所述的超深井的套管抗拉安全系数的确定方法，其特征在于，利用FOSM一次二阶矩公式确定套管抗拉强度的第一概率分布函数和第二概率分布函数。

5.根据权利要求4所述的超深井的套管抗拉安全系数的确定方法，其特征在于，根据所述第一极端轴向外载及第一概率分布函数确定套管受到第一极端轴向外载时的失效概率，包括：

在抗拉强度为0到第一极端轴向外载的区间上，确定第一概率分布函数的定积分值，并将所述定积分值作为套管受到第一极端轴向外载时的失效概率。