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基于强度-韧性匹配准则的膨胀式尾管悬挂器支撑筒爆裂压力预测
1
作者
邓宽海
姚明远
+3 位作者
周念涛
王一佶
杨浩
林元华
《天然气工业》
北大核心
2025年第7期122-134,共13页
随着油气勘探开发向深井、超深井、大位移井及高温高压井等复杂井况发展,膨胀式尾管悬挂器(ELH)凭借高悬挂可靠性和强密封性,在复杂井况下应用广泛,但其核心部件支撑筒在膨胀过程中不可避免的塑性变形会导致几何与力学参数的复杂变化,...
随着油气勘探开发向深井、超深井、大位移井及高温高压井等复杂井况发展,膨胀式尾管悬挂器(ELH)凭借高悬挂可靠性和强密封性,在复杂井况下应用广泛,但其核心部件支撑筒在膨胀过程中不可避免的塑性变形会导致几何与力学参数的复杂变化,使得爆裂压力预测极为困难。现有经典模型未考虑膨胀及断裂韧性劣化影响,且现场数据获取成本高,在一定程度上制约了工程应用。为此,结合强度理论与断裂力学理论,充分纳入径向膨胀与塑性变形对几何参数和力学性能的影响,建立了同时考虑材料强度不足引发的爆破失效和韧性不足导致的环境断裂失效的爆裂压力模型,最后形成了支撑筒膨胀后力学参数机器学习预测方法,并通过相关支撑筒的全尺寸爆裂试验数据验证了其可靠性。研究结果表明:①在低膨胀率(≤3%)下,堵口工况下基于屈服准则的延性爆破压力预测误差仅为3.2%,而环境断裂压力模型误差达10.8%;高膨胀率(>3%)时,环境断裂压力预测误差降至2.5%,但延性爆破压力误差升至10.2%。②基于强度—韧性匹配准则的模型预测结果与试验数据高度吻合,最大误差仅3.2%,适用于不同膨胀率及工况。③径厚比、材料性能(屈服强度、断裂韧性)及服役工况(堵口/开口)显著影响爆裂压力,需在设计中统筹考虑。结论认为,该方法为膨胀式尾管悬挂器设计、支撑筒爆裂压力预测、诊断故障模式、评估潜在风险、及时调整生产参数和选择修井措施提供了理论支撑,对保障深层油气勘探开发具有重要意义。
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关键词
膨胀式尾管悬挂器
支撑筒
强度—韧性匹配准则
爆裂压力
机器学习
预测方法
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职称材料
题名
基于强度-韧性匹配准则的膨胀式尾管悬挂器支撑筒爆裂压力预测
1
作者
邓宽海
姚明远
周念涛
王一佶
杨浩
林元华
机构
油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学
中国石油石油管工程重点实验室·西南石油大学
中海油安全技术服务有限公司海南分公司
出处
《天然气工业》
北大核心
2025年第7期122-134,共13页
基金
国家自然科学基金面上项目“热—力—化耦合及液—固冲蚀协同下腐蚀油套管动态损伤机理及寿命预测”(编号:52474011)
四川省科教联合基金面上项目“热—力—化耦合与冲蚀协同作用下超深井油套管动态失效机理及预测”(编号:25LH110065)。
文摘
随着油气勘探开发向深井、超深井、大位移井及高温高压井等复杂井况发展,膨胀式尾管悬挂器(ELH)凭借高悬挂可靠性和强密封性,在复杂井况下应用广泛,但其核心部件支撑筒在膨胀过程中不可避免的塑性变形会导致几何与力学参数的复杂变化,使得爆裂压力预测极为困难。现有经典模型未考虑膨胀及断裂韧性劣化影响,且现场数据获取成本高,在一定程度上制约了工程应用。为此,结合强度理论与断裂力学理论,充分纳入径向膨胀与塑性变形对几何参数和力学性能的影响,建立了同时考虑材料强度不足引发的爆破失效和韧性不足导致的环境断裂失效的爆裂压力模型,最后形成了支撑筒膨胀后力学参数机器学习预测方法,并通过相关支撑筒的全尺寸爆裂试验数据验证了其可靠性。研究结果表明:①在低膨胀率(≤3%)下,堵口工况下基于屈服准则的延性爆破压力预测误差仅为3.2%,而环境断裂压力模型误差达10.8%;高膨胀率(>3%)时,环境断裂压力预测误差降至2.5%,但延性爆破压力误差升至10.2%。②基于强度—韧性匹配准则的模型预测结果与试验数据高度吻合,最大误差仅3.2%,适用于不同膨胀率及工况。③径厚比、材料性能(屈服强度、断裂韧性)及服役工况(堵口/开口)显著影响爆裂压力,需在设计中统筹考虑。结论认为,该方法为膨胀式尾管悬挂器设计、支撑筒爆裂压力预测、诊断故障模式、评估潜在风险、及时调整生产参数和选择修井措施提供了理论支撑,对保障深层油气勘探开发具有重要意义。
关键词
膨胀式尾管悬挂器
支撑筒
强度—韧性匹配准则
爆裂压力
机器学习
预测方法
Keywords
Expandable liner hanger
Support cylinder
Strength-toughness matching criteria
Burst pressure
Machine learning
Prediction method
分类号
TE26 [石油与天然气工程—油气井工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
基于强度-韧性匹配准则的膨胀式尾管悬挂器支撑筒爆裂压力预测
邓宽海
姚明远
周念涛
王一佶
杨浩
林元华
《天然气工业》
北大核心
2025
0
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职称材料
已选择
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条
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参考文献
引证文献
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