第一章 绪论 1
第一节 油井管在石油工业中的地位与作用 1
一、油井管投资巨大 1
二、油井管与油、气井的安全可靠性密切相关 2
三、油井管对石油工业采用先进工艺和增产增效有重要影响 2
第二节 油井管的服役条件及主要失效模式 3
一、油井管的服役条件 3
二、油井管的主要失效模式及性能要求 3
第三节 油井管技术的主要进展 11
一、油井管生产技术的主要进步 11
二、API油套管质量控制和合理选用 12
三、深井超深井管柱设计与油套管合理选用 13
四、热采井套损机理及防治措施 14
五、深井超深井钻柱失效预测预防技术 14
第四节 油井管工程面临的挑战及发展展望 15
一、油井管工程面临的挑战 15
二、油井管工程技术的发展方向 16
参考文献 17
第二章 油套管力学特性的分析与研究 18
第一节 圆螺纹套管滑脱失效的特点及预防措施 18
一、圆螺纹套管滑脱失效的特点 18
二、影响圆螺纹套管连接强度的因素分析 22
三、提高圆螺纹套管连接强度的主要措施 32
第二节 API螺纹粘扣机理及影响因素 33
一、API螺纹粘扣失效调查及原因分析 33
二、API螺纹粘扣机理分析 38
三、API螺纹粘扣影响因素 43
第三节 螺纹泄漏抗力的影响因素 54
一、螺纹连接及密封问题 54
二、螺纹密封机理分析 56
三、影响螺纹泄漏的主要因素 57
四、提高螺纹泄漏抗力的措施 64
第四节 套管抗挤毁性能的研究与应用 64
一、套管挤毁压力计算 65
二、轴向载荷对套管挤毁强度的影响 66
三、几何尺寸对套管抗挤毁性能的影响 68
四、残余应力对套管抗挤毁性能的影响 70
五、屈服强度对套管抗挤毁性能的影响 74
六、不均匀载荷作用下套管的抗挤毁性能 75
第五节 抽油机井油管断裂失效原因及失效抗力指标 77
一、抽油机井油管断裂失效概况及特点 77
二、油管断裂失效分析 78
三、油管断裂失效原因及影响因素 83
四、油管螺纹疲劳失效抗力分析 93
五、油管断裂预防措施 94
参考文献 95
第三章 深井超深井油套管柱设计因素及管材合理选用 97
第一节 概述 97
一、深井超深井复杂情况与套管事故 97
二、管柱设计现状和管材选用中需要解决的主要问题 98
第二节 深井超深井油套管柱设计因素的试验研究 102
一、油套管柱连接螺纹接头的密封完整性 102
二、带水泥环套管的强度分析 109
三、温度对油套管实际承载能力的影响 118
四、套管的压缩试验研究 121
五、无接箍套管的应用 127
六、深井用厚壁套管接箍强度校核 131
第三节 深井、超深井、复杂井套管的合理选择 136
一、套管分类 136
二、正确使用非API标准 138
三、慎重选用超高强度套管 138
四、耐腐蚀套管选择 140
第四节 深井超深井油套管柱设计与管材选用推荐做法 142
一、深井超深井油套管柱安全使用的指导思想 142
二、深井超深井油套管柱设计与管材选用的特殊考虑 143
三、管柱设计和管材选用的发展方向 144
参考文献 144
第四章 热采井套损机理及防治措施 145
第一节 热采井套损原因及热采井套管柱设计方法分析 145
一、辽河油田稠油热采井概况 145
二、稠油热采井套管损坏现状与原因分析 145
三、现用热采井套管柱设计及完井方法分析 152
四、降低热采井套损的主要措施 155
第二节 热采井套损机理的理论分析与模型建立 155
一、传统的热采井套损机理 155
二、井筒温度场的理论分析和数值计算 156
三、井筒应力场和位移场有限元分析 158
四、热采井套管损坏机理的最新研究 161
五、水泥环台肩效应的模型试验研究 166
第三节 热采井套管选用 167
一、套管螺纹接头承载能力分析 168
二、特殊密封螺纹接头TGRC2评价 176
三、φ177.8mm TP100H和N80套管在热采井条件下的适用性评价 183
第四节 热采井套管强度计算与管柱设计 190
一、全封固热采井弯曲段套管柱热应力近似分析 190
二、热采井套管柱载荷分析 201
第五节 热采井套管损坏防治措施 205
一、采用NC-CC特殊螺纹接头防止热采井套管损坏 205
二、提高隔热管连接螺纹密封可靠性防止热采井套管损坏 205
三、采用稠油热采先期防砂完井技术防止套管损坏 207
四、采用缓解热应力影响的补偿工具防止套管损坏 211
参考文献 213
第五章 钻具失效预测预防技术 214
第一节 钻具脆性断裂与材料韧性指标 214
一、制定材料韧性指标的必要性 214
二、钻具断裂失效数据统计分析 214
三、预防钻具脆性断裂的材料性能指标 219
第二节 钻具抗疲劳失效的结构优化设计 221
一、钻具接头载荷各圈螺纹间的分配规律 221
二、新型抗疲劳钻具螺纹 225
三、钻杆接头直角吊卡台肩及水眼结构 231
四、稳定器与转换接头抗疲劳结构设计 233
第三节 钻杆材料腐蚀疲劳规律及预防措施 241
一、钻杆材料及腐蚀疲劳试验方法 241
二、钻杆材料腐蚀疲劳规律 244
三、预防钻杆腐蚀疲劳的主要措施 251
第四节 钻杆适用性评价及其软件 252
一、钻杆适用性评价的意义 252
二、钻杆适用性评价方法及软件 253
三、含有裂纹型缺陷钻杆的安全性评价 254
四、处理不确定性问题的方法 255
五、钻杆疲劳寿命预测 256
第五节 钻柱动载分析与计算 258
一、钻柱动力学问题分类与钻柱失效的动力学机理 258
二、下部钻柱有限元分析 261
第六节 钻具振动和扭矩监测与控制及振动谱分析 267
一、技术现状分析及方案的确定 267
二、方补心扭矩仪 267
三、小波理论在钻柱振动谱分析中的应用 268
参考文献 273