基于特征值和弧长法计算套管抗挤强度

Calculation of Casing Collapse Resistance Based on Eigenvalue and Arc Length Method

张旭 张哲平 杨尚谕 王雪刚 宋琳

ZHANG Xu ZHANG Zheping YANG Shangyu WANG Xuegang SONG Lin

文章基于软件特征值和弧长法研究套管可承受的外挤临界值。ABAQUS特征值用于确定套管弹性挤毁的外挤临界值；而弧长法克服了 Newton-Raohson方法极值点发散、无法跟踪极值点以后的位移—载荷路径的缺点，全程跟踪后屈曲载荷位移路径，并给出准确的外挤临界解值。通过弧长法分析还发现弯曲度对套管抗挤毁能力产生的影响较为显著，随着弯曲度增大，套管抗挤毁能力逐渐降低；随着缺欠模态的增加套管的抗挤毁性能也逐渐降低。文章以 TP140V钢级不同规格的套管做模型，在单轴载荷条件下得到套管极限挤毁值，结果表明：有限元计算套管挤毁值与实物试验检测值基本一致，误差在３％左右，且模拟的挤毁形貌与实物挤毁形貌相同。随着国内非标管材用量不断增加，对于受压溃设备能力限制而无法获得极限挤毁值的套管，该方法具有借鉴和参考意义，并且相较于 API5C3算法，弧长法具有计算准确及适用产品范围广特点。