考虑温度影响的水下井口疲劳损伤计算方法

论文摘要

水下井口系统与隔水管系统共同构成连接平台与地下油藏的通道。钻井、完井、修井作业过程中泥浆循环导致井筒温度发生变化,并且平台运动、波浪等产生的循环动载荷通过隔水管作用于水下井口,造成水下井口疲劳损伤。首先建立深水井筒温度场计算模型,将温度场计算得到的井筒温度分布施加于水下井口精细有限元模型,采用局部等效方法得到水下井口的等效梁模型,把等效梁模型作为子模型代入隔水管-井口耦合模型中进行水下井口动态响应和疲劳损伤计算,研究泥浆循环作业过程中井筒温度对水下井口疲劳热点处疲劳损伤的影响,并研究不同水泥环返高对水下井口疲劳损伤的影响。结果表明,对于水泥环返高无缺陷的水下井口,50h内不考虑温度影响时最大疲劳损伤发生在导管接头处,其值为1.00×10-2;考虑温度影响时最大疲劳损伤发生在套管接头处,其值为3.59×10-2。当水泥环返高缺陷分别为-2 m和-5 m时,与水泥环返高无缺陷相比,套管（接头和焊缝）的疲劳损伤减小,而导管（接头和焊缝）的疲劳损伤增加,最大损伤均发生在套管接头处,其值分别为3.55×10-2和3.48×10-2。

论文目录

• 1 考虑温度影响的水下井口疲劳损伤
• 2 深水井筒温度剖面计算
•   2.1 井筒温度场模型
•   2.2 泥浆循环期间井筒温度场数学模型
• 3 水下井口系统等效模型
•   3.1 水下井口系统局部等效方法
•   3.2 水下井口系统局部有限元模型
•   3.3 水下井口系统等效模型参数计算
• 4 应用算例
•   4.1 概况
•   4.2 温度场计算
•   4.3 考虑温度因素的水下井口等效模型参数计算
•   4.4 疲劳分析
•     4.4.1 载荷时程曲线
•     4.4.2 疲劳参数选取
•     4.4.3 载荷应力曲线
•     4.4.4 应力时程曲线
•   4.5 高压井口与低压井口间接触力
•   4.6 考虑温度影响的水下井口疲劳损伤
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 畅元江,王健,李家仪,聂振宇,张伟国,许亮斌,刘秀全,陈国明

关键词: 水下井口系统,井筒温度场,局部等效模型,疲劳损伤,水泥环返高

来源: 石油学报 2019年04期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心,中海石油深海开发有限公司,中海油研究总院有限责任公司

基金: 国家重点基础研究发展计划(973)“深水海底井口-隔水管-平台动力学耦合机理与安全控制”(2015CB251203),国家科技重大专项“深水隔水管-水下井口全寿命完整性技术及工程应用”(2016ZX05028-001-05)资助

分类号: TE52

页码: 482-492

总页数: 11

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