礦業(yè)研究與開發(fā)：水中爆炸加載金屬套管脹形的研究
2022-11-03【作 者】王國生
井深達(dá)千米的油井，由于地質(zhì)等因素的作用，常常使其井中套管變形，套管變形將嚴(yán)重影響油井的產(chǎn)量，甚至使油井報(bào)廢，因此，研究它的變形有著一定的實(shí)用意義。
【套管的變形原因及其量度】
套管變形是由于地下受力不均勻造成套管軸線彎曲。這種變形的形狀很多，彎曲的程度也不一樣，有的彎曲段很小，彎曲的幅度和曲率很大；有的彎曲段很長，彎曲的幅度和曲率很小。
表示套管變形程度大小一般是以套管內(nèi)徑變化率?表示:
式中：?一套管徑向或軸向變化率，D一套管內(nèi)徑,m；D1一套管變形后的內(nèi)徑,m。
一般稱套管輕度變形，指套管徑向變形率?<15%，縱向(軸向)變形在0. 2 m以內(nèi)的情況，套管中度變形指徑向變形率在15%~35%之間，縱向變形在0. 5m以內(nèi);套管嚴(yán)重變形指徑向變化率在35%~50%之間，縱向變形在1m以上者。我們主要針對套管輕度和中度變形情況進(jìn)行研究。
【實(shí)驗(yàn)及結(jié)論】
(1)根據(jù)地表和井下試驗(yàn)及理論計(jì)算，得出井下單位長度的用藥量約是地表套管外無支撐下的1~3倍，藥量大小與水深、套管、壁厚、炸藥種類及密度等有關(guān)；水越深，用藥量相
對越大。
(2)套管在水中爆炸時(shí)，整個(gè)管壁受力分成兩個(gè)區(qū)域:靠近外表面的區(qū)域承受拉伸切向應(yīng)力，靠近內(nèi)部區(qū)域承受壓縮切向應(yīng)力。套管外有支撐時(shí)，壓縮區(qū)范圍比無支撐時(shí)大，所以井下的用藥量比地面要大。
(3)水下爆炸時(shí)，由于藥量小，產(chǎn)生的壓力比抗拉強(qiáng)度小，很可能在內(nèi)壁附近引起拉伸切向應(yīng)力。從實(shí)驗(yàn)裂口也可以發(fā)現(xiàn)，裂紋是從內(nèi)表面向外擴(kuò)展的，這與理論分析是相符的。
(4)水中爆炸加載時(shí)，套管形成斷裂或破壞的兩個(gè)剪切面總是近于互相平行對稱的。斷裂長度的大小與藥量大小、藥包的形狀及材料的性能有關(guān)。
(5)由于沖擊負(fù)荷具有能量負(fù)荷的特性，沖擊能量由整個(gè)受荷體系承擔(dān)。井下藥量設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)把套管同其周圍的環(huán)境綜合考慮。能量分配取決于各部分的剛度和體積。
以下是正文：
