水下井口套管悬挂器的敏感性及疲劳损伤分析

作者：武胜男; 李滨; 张来斌; 郑文培; 耿亚楠; 冯桓榰

来源：石油机械, 2023, 51(05): 53-85.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2023.05.008

• 水下井口
• 套管悬挂器
• 热力耦合
• 敏感性分析
• 疲劳损伤

套管悬挂器是水下井口的关键部件之一，在温压环境等多场耦合作用下容易引发疲劳失效，破坏油气井井筒完整性。为探究套管悬挂器在复杂环境下的力学性能和疲劳损伤变化规律，以南海东方1-1气田某板块的水下井口为例，分析套管悬挂器温度分布和各类载荷，建立基于热力耦合作用的水下井口套管悬挂器精细有限元模型，对比下放、BOP试压、回收下放工具和完井采油等4种工况下套管悬挂器的力学性能和疲劳损伤，并评估温度和BOP重力等敏感性因素对水下井口套管悬挂器力学性能的影响效果。研究结果表明：在热力耦合作用下，等效应力和变形量均显著增加，井口温度对套管悬挂器性能的影响显著；最大疲劳损伤出现在BOP试压工况下，其值为1.23×10-4 d-1,在该工况下套管悬挂器的疲劳寿命为22.27 a,满足设计要求。研究成果对水下井筒完整性评估及深水钻采安全作业具有指导意义。

• 单位
  中国石油大学（北京）; 中海油研究总院有限责任公司