均匀地应力下套管壁厚对储气井井筒受力的影响

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1、2010年第39卷石油矿场机械第2期第9页OILFIELDEQUIPMENT文章编号：100卜3482(2010)02—0009—05均匀地应力下套管壁厚对储气井井筒受力的影响褚荣光，孙华锋，石野。，李俊，张良，许多(1．西南石油大学石油工程学院，成都610500；2．西南油气田分公司输气管理处，成都610000；3．中国石油锦西石化分公司，锦州121007)摘要：基于储气井结构满足弹塑性力学中厚壁圆筒理论，建立了套管一水泥环一地层耦合模型，并用ANSYS软件分析不同壁厚套管对井筒径向应力和环向应力的影响，对储气井套管的正确选择以及防止储气井失效有指导意义。关键词：套管；壁厚；储气井；

2、应力中图分类号：TE931．20文献标识码：AStressofGasStorageWellsontheWallThicknessunderUniformTerrestrialStressCHURong—guang，SUNHua—feng。，SHIYe。，LIJun，ZHANGLiang，XUDuo(1．CollegeofPetroleumEngineering，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China；2．DepartmentofGasTransportation。SouthwestPetroleumBranchCompany，S

3、INOPEC，Chengdu610000，China；3．JinxiPetrochemicalBranchCompany，CNPC，Jinzhou121007，China)Abstract：Basedonthestructureofgasstoragewellstomeettheconditionofthickened—wallcyl～inderstheoryinelastic—plasticmechanics，thecasing—cement—mantlelayercoupledmodelwasestablished，andANSYSsoftwarefortheanalysisofd

4、ifferentthicknessofcasingwellboreimpac—tingbothonradialstressandcircumferentialstressofthegasstoragewellcasing，ithasamean—ingofguidelinetochoosethecorrectcasingaswellasofpreventingthefailureofgasstoragewells．Keywords：casing；wallthickness；gasstoragewells；stress随着我国CNG汽车逐年增多，对CNG的需求面的理论，建立储气井井筒一水泥

5、环一土壤耦合模型，量也不断增加，国内正加大对CNG加气站的建设。分析采用不同壁厚套管的井筒受力的基本变化CNG加气站储气井在环保和经济效益方面表现出规律。来的优势，使该项技术得到广泛的好评和应用。目1储气井结构前，储气井技术在迅速发展，但在安全监测方面还不够完善口]。储气井大部分建在人口密集的大城市，储气井由井口装置(地面部分)、井底封头和一旦发生事故很可能导致较大的人员伤亡和财产损井筒(地下部分)组成，国内常见的储气井装置结构失。针对国内高压地下CNG储气井结构比较简如图1。地面部分由排液收集管汇、排液阀、井口多单、存在井筒上冒和下沉的现象_3l，采用理论分析、通接头、进出气阀等组成

6、；地下部分由下封头、接箍、实例计算、计算机仿真等方法开展研究，综合运用套管、排液管等组成，形成一个密封的腔体，该腔体ANSYS软件、弹性力学、固体力学、土壤力学等方通过进出口气阀与地面部分相连通。收稿日期：200908—10作者简介：褚荣光(1984)，男，黑龙江齐齐哈尔人，硕士研究生，2007年毕业于大庆石油学院油气储运工程专业，主要研究方向为油气管道输送工艺及管道运行优化仿真，E-mail：churongguang@tom．corn。石油矿场机械2010年2月一+B(1+2lnr)+2c进气A(2)一一-~+B(3+21nr)+2cr地面—r。一0图1储气井结构示意套管2力学模型建

7、立水泥环按照弹性力学相关理论]，套管、水泥环和地层强度分析可按3种不同的材料组合的厚壁圆筒进行，从其在井下的实际工作状态考虑，可视为平面应变问题。为有效分析该问题，对套管、水泥环做以下3个假设：a)套管是标准套管，水泥环材料、地层材料性质为均质、连续、各向同性材料的线弹性材料。b)固井过程中水泥浆完全充满环形空间，套管居中不存在偏心，套管和水泥环视为厚壁圆筒，井眼为垂直井眼，不存在偏移，且为规则的圆形。c)套管与水泥环交接的第1界面，水泥环和地