某水平井套管开裂失效实验及数值模拟研究

作者：王蕊; 张乐; 闫晓峰; 韩东; 杨鹏

来源：铸造技术, 2023, 44(01): 80-85.

DOI：10.16410/j.issn1000-8365.2023.2306

• 水平井套管
• 腐蚀
• 缺陷
• 开裂
• 有限元模拟

通过分析水平井套管现场服役工况，并结合宏观观察、理化性能检测、组织分析、扫描电镜观察和能谱分析等实验研究及数值计算方法，系统分析了水平井套管发生开裂失效的原因。结果表明，套管材料性能满足标准要求，但套管内壁存在大量腐蚀坑，套管在酸化压裂过程中发生点蚀。断口分析表明，裂纹起源于腐蚀坑底，套管内部存在非金属夹杂缺陷。通过数值模拟计算，分析了套管在完整及含缺陷状态下的承压能力，套管在腐蚀和缺陷作用下承压能力极大降低。当缺陷深度为0.5 mm、内压47 MPa时，套管在52 MPa压裂过程中沿原始缺陷方向发生开裂失效，与套管在压裂作业过程中失效情况相符。依据所得研究结果提出避免此类失效事故的建议。