[发明专利]一种套管抗剪切承载能力分析及试验评价方法

说明书

本发明公开了一种套管抗剪切承载能力分析及试验评价方法，包括以下步骤：1)根据套管在井下发生剪切破坏时，岩体作用于套管的剪切载荷产生相对错动位移；2)依据套管实测几何尺寸建立套管截面几何模型；3)采用三维刚体建模套管加载剪切块；4)依据环切法确定套管的环向残余应力，并对套管截面几何模型划分的每个单元上施加该环向残余应力；5)将若干套管加载剪切块施加到套管管体上，再将以套管两端相对位移变形量导致内径变形量超过API 5CT标准规定套管通径内径变形量为准作为接受准则，确定套管抗剪切承载能力，该方法能够实现套管抗剪切承载能力的评估。

技术领域

本发明涉及一种抗剪切承载能力试验方法，具体涉及一种套管抗剪切承载能力分析及试验评价方法。

背景技术

油气田开发中，套管承受断层、岩石错动剪切载荷是造成套管损坏的主要形式之一。目前针对套管剪切破坏分析最常用计算方法是，依据多臂井径检测套管剪切变形，采用有限元地弹簧模拟反演推导套管变形破坏。现有标准主要检验套管的拉伸、挤毁、压缩、抗内压承载性能，具有统一试验和计算方法。套管自身剪切承载能力针对不同壁厚、钢级及主要影响因素几何尺寸、残余应力如何评价比较选用套管，缺乏依据和标准，也是造成套管损坏原因。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种套管抗剪切承载能力分析及试验评价方法，该方法能够实现套管抗剪切承载能力的评估。

为达到上述目的，本发明所述的套管抗剪切承载能力分析及试验评价方法包括以下步骤：

1)根据套管在井下发生剪切破坏时，岩体作用于套管的剪切载荷产生相对错动位移；

2)依据套管实测几何尺寸建立套管截面几何模型；

3)采用三维刚体建模套管加载剪切块；

4)依据环切法确定套管的环向残余应力，并对套管截面几何模型划分的每个单元上施加该环向残余应力；

5)将若干套管加载剪切块施加到套管管体上，再将以套管两端相对位移变形量导致内径变形量超过API 5CT标准规定套管通径内径变形量为准作为接受准则，确定套管抗剪切承载能力。

步骤2)中套管的几何长度大于10倍的套管外径。

步骤3)中套管加载剪切块的尺寸大于3倍的套管直径，套管加载剪切块的圆孔直径为套管最大外径加5mm。

步骤5)中相邻套管加载剪切块之间的距离为套管管体直径的1倍。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的套管抗剪切承载能力分析及试验评价方法在具体操作时，先构建套管加载剪切块，再对套管截面几何模型划分的每个单元上施加该环向残余应力，然后将若干套管加载剪切块施加到套管管体上，并以套管两端相对位移变形量导致内径变形量超过API 5CT标准规定套管通径内径变形量为准作为接受准则，确定套管抗剪切承载能力，操作方便、简单。

附图说明

图1为井下套管剪切变形示意图；

图2为套管有限元模型图；

图3为剪切加载块的尺寸示意图；

图4为套管残余应力分析图；

图5为套管抗剪切分析计算模型示意图；

图6为套管相对位移内径变形量示意图；

图7为剪切加载块的位置图；

图8为套管抗剪切承载能力分析图；

图9a为套管剪切试验结果图；

图9b为剪切失效形貌图。