超深井卡瓦悬挂器套管力学强度有限元分析

针对新疆某油田超深井在更换密封件提起采油四通时,发现井口悬挂器卡瓦夹持处套管断裂的问题,结合现场X1井使用的ø232.5 mm W型卡瓦悬挂器结构,建立了悬挂器坐挂-卡瓦夹持套管的三维有限元模型。根据第四强度理论推导出卡瓦效应的套管极限载荷计算公式,并通过有限元计算得到了理论公式的修正系数为0.913,同时得到在套管坐挂时,X1井卡瓦效应的套管极限载荷为6400 kN。有限元计算结果表明:卡瓦部分套管上的应力呈现非均匀分布,尤其是套管外壁非均匀程度较严重,且外壁牙痕上的应力集中是套管损伤、裂纹起裂和断裂的主要原因;如果存在较高的环空压力,在卡瓦部分或过渡区套管均有可能发生断裂失效破坏。建议选择无齿痕的卡瓦夹持套管,或者采用全金属密封的心轴式悬挂器,避免卡瓦悬挂器造成套管损伤破坏。研究方法和成果可为深井超深井卡瓦悬挂器套管的安全评价提供理论指导。