油气井套管CO_2点状腐蚀剩余强度分析.pdfVIP

第 26 卷第 2 期 　　　　　　　　　　　　　　　天 　然 　气 　工 　业 　　　　　　　　　　　　　　 钻 井 工 程 油气井套管 CO2 点状腐蚀剩余强度分析 1 1 2 2 1 2 3 4 石晓兵 　陈 平 　徐 进 　蒋祖军 　聂荣国 　秦晓庆 　王大勋 　赵大鹏 ( 1. “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室 ·西南石油大学 　2 . 中国石化西南石油局 3 . 重庆科技学院　4 . 中国石油西南油气田分公司) 　　石晓兵等. 油气井套管 CO2 点状腐蚀剩余强度分析. 天然气工业 ,2006 ,26 (2) :9597 . ( ) 摘 　要 　在高温高压含 CO2 油气井中 ,套管腐蚀是相当严重的 ,CO2 腐蚀以点状 坑状 腐蚀为主 ,腐蚀的形状 大多呈球窝形 。为此 ,文章建立 CO2 点蚀模型 , 以点蚀后套管的剩余强度为出发点 ,应用弹塑性有限元方法分析了 点蚀套管的抗挤强度 、抗内压强度 、抗拉强度的变化 。同时运用无因次分析和曲线拟合方法 ,建立了点蚀套管无因 次剩余强度与套管点蚀无因次形状参数之间的关系曲线以及拟合曲线 。有限元程序的计算结果与试验结果具有 良好的一致性 。结果表明 ,点蚀套管强度剩余的百分数并不正比于套管剩余壁厚百分数 ,剩余强度曲线呈降—稳 — 降三段式变化 。由多腐蚀点干扰分析发现 ,多腐蚀点同时存在时 ,应力分布及其大小与单腐蚀点情况相差不大 。 主题词 　钻井 　气井 　套管腐蚀 　剩余强度 　有限元方法 一 、物理模型 　　由实验和现场资料可知 ,套管点蚀出现的点蚀 坑一般呈球窝形 , 点蚀套管模型可以用球切取无缺 ( ) 陷套管得到 见图 1 、2 ,套管各种特性的定义 :主要 ( ) ( ) ( ) 有 :套管壁厚 t 、外径 Ro 、内径 Ri 、腐蚀半径 ( ) ( ) ( ) Rw 、腐蚀深度 d , 腐蚀幅度 a 。剩余强度 :指套 ( ) 管腐蚀后余留的强度, 包括抗拉强度 T 、抗挤强度 图2 　模型侧视图 ( ) ( ) Po 和抗内压强度 Pl 。无因次剩余强度 : 剩余强 度与无缺 陷套管对应强度 的比值包括抗拉强度 二 、有限元模型 ( ) ( ) ( ) TD 、抗挤强度 PDO 和抗内压强度 PDI 。无因次 　　有限元分析采用的是四面体和六面体等参 3 D 单 ( ) ( ) 腐蚀深度 : 腐蚀深度 d 与套管壁厚 t 的比值 元 ,在腐蚀点附近采用局部加密方法以提高腐蚀点附近 ( dD ) 。其中腐蚀幅度可由其他参数表示出来 ,即: 应力求解的精度 ,由问题的对称性将腐蚀套管沿轴线剖 ( ) ( ) 2 2 2 2 Ro - Rw Rw - d - d 分为长度为 0. 3 m 的 1/ 2