[发明专利]一种分析割缝套管力学强度的方法

说明书

本发明公开了一种分析割缝套管力学强度的方法，包括：制备割缝套管试件；获取割缝套管试件的特征物理力学参数；对割缝套管试件轴向和径向施加不同的荷载，控制荷载的加载大小、加载时间和加载次数，获得割缝套管试件的荷载‑时间的变化规律曲线、应力‑应变的变化规律曲线、荷载‑位移的变化规律曲线；根据上述曲线建立割缝套管试件的力学强度‑变形理论模型以及力学强度‑荷载理论模型；将上述模型嵌入到通用有限元模型中，基于割缝套管试件的最小屈服强度，建立受力荷载下的割缝套管试件的力学强度的三维数值计算模型，从而对整管长度割缝套管的不同荷载作用力下的力学强度特性进行计算分析，获得整管长度割缝套管的力学强度特性结果。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种分析割缝套管力学强度的方法。

背景技术

水力喷砂割缝套管可以改善油气井近井地带的渗流条件，提高油气井产量，适用于油气井解堵、增产增注。当完整套管割缝之后，在井下作业过程中会受到套管自身重量、井口转动、地层蠕动等的影响，产生附加应力，造成割缝套管弹性变形，随着附加应力的不断累积，当超过套管的最小屈服强度时，割缝套管就会由弹性变形转为塑性变形，这种屈曲剧变可直接导致套管屈服以及井下安全事故。

发明内容

本申请提供一种分析割缝套管力学强度的方法，可以准确地获得割缝套管的力学强度数值，从而为割缝套管设计和安全评估提供基础理论方法，进而解决现有技术中当外界荷载超过套管屈服强度时，套管就会发生塑性变形，导致套管屈服以及井下安全事故的技术问题。

本申请提供一种分析割缝套管力学强度的方法，包括：

制备不同长度的割缝套管试件；

获取所述割缝套管试件的特征物理力学参数；

采用不同的拉、压和扭转荷载，对所述割缝套管试件轴向施加不同的荷载，采用不同的压荷载，对所述割缝套管试件径向施加不同的荷载，并控制所述荷载的加载大小、加载时间和加载次数，获得所述割缝套管试件的荷载-时间的变化规律曲线、应力-应变的变化规律曲线、荷载-位移的变化规律曲线；

根据所述荷载-时间的变化规律曲线、应力-应变的变化规律曲线、荷载-位移的变化规律曲线，建立所述割缝套管试件的力学强度-变形理论模型、以及力学强度-荷载理论模型；

将所述力学强度-变形理论模型、以及力学强度-荷载理论模型嵌入到通用有限元模型中，并基于所述割缝套管试件的最小屈服强度，建立受力荷载下的所述割缝套管试件的力学强度的三维数值计算模型；

根据所述三维数值计算模型，对整管长度割缝套管的不同荷载作用力下的力学强度特性进行计算分析，获得所述整管长度割缝套管的力学强度特性结果。

优选地，所述特征物理力学参数，包括：

拉伸弹性模量E、剪切弹性模量G、屈服强度δ0.2，压缩屈服强度δ-0.2，应力σ，应变ε，位移F。

优选地，E＝σ/ε，其中，σ为应力大小，ε为应变大小。

优选地，所述割缝套管试件在所述受力荷载情况下，在弹性变形阶段，所述割缝套管试件对应的拉伸弹性模量E为2.06×10⁵。

优选地，所述割缝套管试件在所述受力荷载情况下，在弹性变形阶段，所述割缝套管试件的力学特性与所述整管长度割缝套管的力学特性一致。

优选地，所述采用不同的拉、压和扭转荷载，对所述割缝套管试件轴向施加不同的荷载，采用不同的压荷载，对所述割缝套管试件径向施加不同的荷载，并控制所述荷载的加载大小、加载时间和加载次数，获得所述割缝套管试件的荷载-时间的变化规律曲线、应力-应变的变化规律曲线、荷载-位移的变化规律曲线，包括：