套管變形
關(guān)注創(chuàng)建者：ABAQUS油氣有限元 創(chuàng)建時(shí)間：2020-04-03
套管變形的視頻教程
套管井井眼完整性（套管受力變形）模擬教程
本教程研究了如何針對(duì)套管井井眼完整性與套管受力變形進(jìn)行模擬分析，主要受眾為石油工程和工程力學(xué)研究生與博士生入門者。
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Abaqus在石油開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用——注汽熱采套管力學(xué)分析
基于abaqus仿真軟件，建立套管-水泥石井筒熱力耦合模型； 3. 以云圖結(jié)果為依據(jù)，分析套管受力變形情況，并提出預(yù)防套損的技術(shù)措施； 4. 課后交流。
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套管變形的實(shí)例教程
項(xiàng)目根據(jù)外圍油田的這些特點(diǎn)采用合適的數(shù)學(xué)物理模型，對(duì)低滲透各向異性油田下的注采引起的流體壓力變化和地層變形和應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算模擬。
同時(shí)項(xiàng)目分析套管所受的各種載荷，通過地質(zhì)力學(xué)流固耦合模擬開發(fā)引起的套管載荷，并和套管所受重力、地應(yīng)力、流體壓力等載荷進(jìn)行疊加，最終得到由于開發(fā)引起的套管應(yīng)力變化。通過和套管強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比分析，給出套管工作的安全程度。
軟化巖石井眼穩(wěn)定性計(jì)算和分析
中石油鉆井研究院為了在一定程度上解決、緩解油田鉆井過程由井眼穩(wěn)定問題帶來的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益的損失，委托北京超算科技有限公司開展井眼穩(wěn)定計(jì)算和分析軟件研制工作。
軟件要求考慮應(yīng)變軟化模型、采用無限元考慮井筒和地層尺寸的差異，同時(shí)需要運(yùn)用弧長(zhǎng)法計(jì)算模擬井壁開挖后的平衡路徑曲線。計(jì)算表明：采用力學(xué)穩(wěn)定性計(jì)算理論可以分析巖石開挖過程的的臨界載荷，通過計(jì)算不同的脆度可以得到不同的臨界載荷；隨著巖石脆度的增大，井壁的臨界坍塌壓力會(huì)隨之降低，巖石脆度是影響井壁穩(wěn)定性的重要指標(biāo)；巖石的摩擦角的降低，井壁的臨界坍塌壓力會(huì)隨之降低，影響摩擦角的物理化學(xué)作用將影響井壁的穩(wěn)定性。（轉(zhuǎn)）
展開 8、套管變形卡鉆：
由于套管變形使井下管柱、工具等卡在套管內(nèi)，用與井下管柱懸重相等或稍大一些的力不能正常起下作業(yè)的現(xiàn)象。
9、水垢卡鉆：
由于井內(nèi)大量結(jié)垢，使井內(nèi)管柱不能正常提出的現(xiàn)象。
10、套管卡鉆：
對(duì)井下情況掌握不準(zhǔn)，誤將工具下過套管破損造成的卡鉆。
11、鋼絲卡鉆：
由于清蠟，測(cè)試等工作失誤，造成鋼絲落井，在打撈時(shí)，因判斷不準(zhǔn)，打撈工具下得太深超過魚頂，至使鋼絲包裹鉆具，上提時(shí)鋼絲成團(tuán)，造成卡鉆。
12、蠟卡鉆：
原油中的蠟質(zhì)物質(zhì)沉積在管壁上造成的卡鉆。
13、封隔器卡鉆：
由于分采分注或套管試壓完成后解封隔器失效后造成的卡鉆。
14、干鉆drilled dry：
是指鉆井液未流過鉆頭的情況下鉆進(jìn)。
15、干鉆卡鉆：
鉆頭對(duì)巖石作功所產(chǎn)生的熱量散發(fā)不出去導(dǎo)致鉆頭甚至鉆鋌下16、部在外力任縣上產(chǎn)生變形和巖屑熔合在一直造成的卡鉆現(xiàn)象。
17、鍵糟卡鉆：
鉆柱在井壁上磨出一條細(xì)槽卡住鉆頭的現(xiàn)象。因井眼鍵槽造成的鉆具被卡。由于井身質(zhì)量差、井斜方位急劇變化，狗腿度嚴(yán)重，使井壁形成鍵槽，在起鉆過程中鉆具進(jìn)入鍵槽而發(fā)生的卡鉆。
18、泥包卡鉆：
軟泥、濾餅、鉆屑粘附在鉆頭或扶正器周圍，或填塞在牙輪或刀片間隙之間，或鑲嵌在牙齒間隙之間使其在起鉆過程中遇阻遇卡的現(xiàn)象。因鉆頭或鉆具被泥包，造成的鉆柱卡鉆。
19、砂橋（沉砂）卡鉆：
由于井內(nèi)砂子造成的卡管柱或工具事故。油水井在生產(chǎn)過程中地層砂隨油流進(jìn)入井內(nèi)，隨著流速的變化部分砂子逐漸沉淀從而埋住部分生產(chǎn)管柱造成的卡鉆。在鉆進(jìn)中，循環(huán)排量不足或循環(huán)排量不夠，鉆井液性能不好，造成巖屑下沉，堵塞環(huán)行空間，埋住鉆頭及部分鉆具引起的卡鉆。
展開 長(zhǎng)套管應(yīng)注意對(duì)端部進(jìn)行臨時(shí)封堵避免堵塞。
人防套管預(yù)埋
人防地漏防爆波預(yù)埋：采用熱鍍鋅鋼管，地漏一次性預(yù)埋到位。學(xué)習(xí)水電知識(shí)，了解行業(yè)最新資訊，水電交流就進(jìn)水電工的圈子！點(diǎn)擊下方卡片進(jìn)入↓↓↓
人防給水套管：管徑小于DN150的套管采用普通剛性防水套管，管徑大于等于DN150的套管采用人防密閉套管(此為成都做法，其他公司需結(jié)合地方要求)。
電纜橋架穿人防防護(hù)區(qū)隔墻處采用人防套管過渡方式，套管需排列整齊；
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)配合
同層排水衛(wèi)生間采取結(jié)構(gòu)局部降板形式，以解決浴霸安裝及沿天棚敷設(shè)給水管道的引入問題；
整體降板衛(wèi)生間采取結(jié)構(gòu)局部上翻折板處理（300*300），以解決沿天棚敷設(shè)給水管道的引入問題；
通風(fēng)系統(tǒng)預(yù)留預(yù)埋
剪力墻上正壓送風(fēng)口采用定型模具進(jìn)行預(yù)留，模具必須具備足夠的強(qiáng)度（優(yōu)先推薦定型鋼模，如采用木模需支撐牢靠），以免澆筑過程中導(dǎo)致洞口變形；因風(fēng)口留洞較大，故建議由土建負(fù)責(zé)預(yù)留，安裝配合提供定位尺寸并現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核預(yù)埋情況避免遺漏。
屋面通風(fēng)管道型鋼支架在防水施工前安裝到位，便于防水墩臺(tái)澆筑及防水收口。（屋面其他管道支架可參照此要求執(zhí)行）
典型問題分析
套管過大與管道尺寸不匹配
穿梁套管過于集中，影響結(jié)構(gòu)安全
穿屋面未用防水鋼套管
穿剪力墻(梁) 采用塑料套管易變形
剪力墻未事先壓槽，后期切割開槽埋管宜損傷鋼筋。
PPR管道直接埋設(shè)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層內(nèi)，不符合規(guī)范要求。
展開 算例是一個(gè)套管內(nèi)部流體流過的例子，參數(shù)是假設(shè)的，套管具有塑性塑性，并在技術(shù)中引發(fā)，為的就是考察以下abaqus現(xiàn)階段的FSI能否計(jì)算帶solid的塑性特性，雖然能夠計(jì)算，但是問題也很多，比如套管要是發(fā)生大變形的時(shí)候，中間流體部分會(huì)與外管發(fā)生脫離，這個(gè)位置計(jì)算是不準(zhǔn)確的，而且后期可能導(dǎo)致整個(gè)模型的解決不可用。同時(shí)計(jì)算如果采用湍流模型，依靠我的一天臺(tái)8cpu的服務(wù)器跑完這個(gè)計(jì)算（計(jì)算時(shí)常為5m），可能要2-3天，所以現(xiàn)在階段abaqus的FSI計(jì)算只能說停留在最原始的初步位置，與Fluent差距太大。
最為推薦的流固耦合數(shù)值計(jì)算方式還是fluent+mpcci+abaqus。
為了方便一些想要做FSI的人，整個(gè)模型在CAE下完成。并上傳了CAE
s-f-s-all.part1.rar
s-f-s-all.part2.rar
展開 護(hù)軸主要目的：把車好的薄壁套內(nèi)孔以原尺寸套住，用前后頂尖固定使它在不變形的情況下加工外圓，保持外圓加工質(zhì)量、精度。所以，護(hù)軸的加工對(duì)加工薄壁套管的工序是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
加工護(hù)軸毛胚用45﹟碳結(jié)構(gòu)圓鋼；車端面、開兩頭B型頂尖孔，粗車外圓，留余量1mm。經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)定形、再精車留0.2mm余量研磨。重新熱處理碎火表面，硬度HRC50，再經(jīng)外圓磨床磨成如下圖所示，精度達(dá)要求，完工后待用。
2）為能使工件一次性加工完畢，毛胚留夾位和切斷余量。
3）先把毛胚作熱處理調(diào)質(zhì)定形，硬度為HRC28-30（可加工范圍的硬度）。
4）車刀采用C620，首先把前頂尖放進(jìn)主軸錐位固定，為防止夾薄壁套時(shí)的工件變形，增加一個(gè)開環(huán)厚套，如下圖所示。
為保持批量生產(chǎn)，薄壁套管外圓的一頭經(jīng)加工為統(tǒng)一尺寸d，t的尺是軸向夾位，個(gè)薄壁套管壓緊，提高車內(nèi)孔時(shí)的質(zhì)量，保持尺寸。考慮到有切削熱產(chǎn)生，工件膨脹尺寸難掌握。需要澆注充分的切削液，減少工件的熱變形。
5）用自動(dòng)定心三爪卡盤將工件夾牢，車端面，粗車內(nèi)圓。留余量0.1-0.2mm精車，換上精車刀把要切削余量加工到護(hù)軸滿過度配合和粗糙度的要求。卸下內(nèi)孔車刀，插入護(hù)軸至前頂尖，用尾座頂尖按長(zhǎng)度要求夾緊，換外圓車刀粗車外圓，再精車達(dá)圖紙要求。經(jīng)檢驗(yàn)合格，用切斷刀按長(zhǎng)度要求尺寸切斷。為使工件斷開時(shí)的切口平整，刀刃口要斜磨，使工件端面平整；護(hù)軸磨小的一段就是為了切斷留有空隙而磨小，護(hù)軸為減少工件變形，防止振動(dòng)，以及切斷時(shí)掉下碰傷原故。
結(jié)論
以上方法加工薄壁套管，解決了變形或造成尺寸誤差和形狀誤差而達(dá)不到要求的問題，實(shí)踐證明加工效率較高，易于操作，并且適合加工較長(zhǎng)的薄壁零件，尺寸易掌握，次性完工，批量生產(chǎn)也較實(shí)際。
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套管變形的最新內(nèi)容
8、套管變形卡鉆：
由于套管變形使井下管柱、工具等卡在套管內(nèi)，用與井下管柱懸重相等或稍大一些的力不能正常起下作業(yè)的現(xiàn)象。
9、水垢卡鉆：
由于井內(nèi)大量結(jié)垢，使井內(nèi)管柱不能正常提出的現(xiàn)象。
10、套管卡鉆：
對(duì)井下情況掌握不準(zhǔn)，誤將工具下過套管破損造成的卡鉆。
結(jié)論
以上方法加工薄壁套管，解決了變形或造成尺寸誤差和形狀誤差而達(dá)不到要求的問題，實(shí)踐證明加工效率較高，易于操作，并且適合加工較長(zhǎng)的薄壁零件，尺寸易掌握，次性完工，批量生產(chǎn)也較實(shí)際。
（屋面其他管道支架可參照此要求執(zhí)行）
典型問題分析
套管過大與管道尺寸不匹配
穿梁套管過于集中，影響結(jié)構(gòu)安全
穿屋面未用防水鋼套管
穿剪力墻(梁) 采用塑料套管易變形
剪力墻未事先壓槽，后期切割開槽埋管宜損傷鋼筋。
3：應(yīng)用案例
大慶油田鉆探集團(tuán)測(cè)井公司
北京超算科技有限公司承擔(dān)了大慶油田鉆探集團(tuán)測(cè)井公司關(guān)于油水井套損解釋預(yù)測(cè)方法與軟件研制項(xiàng)目，主要工作內(nèi)容是進(jìn)行流固耦合作用下套管變形和應(yīng)力模擬分析，并與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)解釋進(jìn)行對(duì)比，找出區(qū)域性套損的規(guī)律，為油田的生產(chǎn)服務(wù)。
算例是一個(gè)套管內(nèi)部流體流過的例子，參數(shù)是假設(shè)的，套管具有塑性塑性，并在技術(shù)中引發(fā)，為的就是考察以下abaqus現(xiàn)階段的FSI能否計(jì)算帶solid的塑性特性，雖然能夠計(jì)算，但是問題也很多，比如套管要是發(fā)生大變形的時(shí)候，中間流體部分會(huì)與外管發(fā)生脫離，這個(gè)位置計(jì)算是不準(zhǔn)確的，而且后期可能導(dǎo)致整個(gè)模型的解決不可用。
