动态内压力下油田超深井中厚壁套管的动力学响应和实验验证

引入中间主应力系数和拉压强度比,采纳统一强度理论求解动态内压力下两封闭末端、两开放末端和平面应变厚壁套管弹塑性极限内压力的解析解。塑性流动最初发生在厚壁套管内壁,且被周围的弹性材料所约束。数值模拟表明,弹性极限内压力随拉压强度比的降低和中间主应力系数的增加而增加;两封闭末端厚壁套管的弹性极限内压力最大,两开放末端厚壁套管的最小,平面应变厚壁套管的在两开放末端和两封闭末端之间;分界面的临界半径随动态内压力的变大而变大;若动态内压力增加时,厚壁套管从弹性变形转变为弹塑性变形,分界面的临界半径自内半径增大至外半径;塑性极限内压力随拉压强度比的减少而增加;随外内直径比的变大,当相等的统一强度理论参数时,两封闭末端、两开放末端和平面应变厚壁套管的塑性极限内压力之间的差距变小;弹性极限内压力低于塑性极限内压力;塑性极限内压力的理论数据与测试数据之间的相对误差为-3%～-9%,国际标准化组织样板数据与测试数据之间的相对误差为-12%～-25%,美国石油协会平均线与测试数据之间的相对误差为-16%～-33%。比较显示,厚壁套管塑性极限内压力公式更接近测试数据。