三轴应力强度设计_第1页
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文档简介

1、4三轴应力强度4.1三轴抗挤强度p =p -1 - 3（寸）2 - 1寸）ca CO Y 4 Y2 Y式中：Pca一三维应力作用下的抗挤压力，MPaPcoAPI套管抗挤压力值，MPaoa一轴向应力，MPa巴一管内液柱压力，MPaYp一管材屈服强度，Mpa上式就是三轴应力下套管的抗挤强度与API抗挤强度之间的关系，用来计算 三向应力下套管的抗挤强度，以及套管强度的校核计算。由公式可以得出以下结论：1）轴向拉伸将降低套管的抗挤强度，如下图所示图3-1轴向载荷与抗挤强度2）内压力进一步降低套管的抗挤毁强度值，当管内存在内压时，套管的三维 抗挤压力强度值小于二维方程计算的抗挤强度值，当内压力为零时，三

2、维与二维的 计算结果相同，即与=0时：3 .、1尸P = P Li1 - （寸）2 （寸）ca co 七 4 Y 2 Y3）既不考虑内压力也不考虑轴向力时，即Pi=0，。a=0，变为单轴应力强度， 也就是API套管强度。4.2三轴抗内压强度r 2b + p3r4b + pP = p ,=（o） + 1 o （一o ）2 ba bo J3r4 + r4Y V3r4 + r4Y式中：Pba一三维应力下的抗内压强度，MPaPboAPI套管抗挤强度，MPa上式就是三维应力下的抗内压强度与API套管抗内压强度之间存在的数学关 系，从公式中可以得到以下结论：1）轴向拉伸使得套管增大了抗内压强度值，考虑管外

3、压力的三维抗内压值是 正确的，并且在井眼底部与API抗内压强度值相等，二维抗内压值在井底偏低， 在顶部偏高。2）当设计套管为薄壁套管时，套管内半径与套管外半径近似相等，也就是ri ro，上式将变成：1 b + p3 b + pp = p 三（一&） + 1 （o）2ba bo 2 Y Y 4 Y3）当设计套管为薄壁管管，并且不考虑内压力的影响（Po=0）时，上式将会 变成双轴应力强度:_ 1 ,b3,bpba = （k +A宁川p Y p4.当设计套管为薄壁管管，既不考虑内压力，也不考虑抗外压力的影响时， 即为API抗内压强度，Pba=Pbo。4.3三轴抗拉强度T = 10-3K（p r2 - p r2） + T2 + 3x10-6兀2（p - p ）2r4ai i o oOi o o式中：Ta一三轴应力下的抗拉强度，kN。上式就是三维应力下的抗拉强度与API套管抗拉强度之间存在的数学关系，从公式中可以得到以下结论：1）当不考虑内压力影响（PiR0）时，上式变为存在外挤压力时的双轴抗拉强度，即:T = 一兀 p T210-3 +。T2 + 3 X 10-6兀 2p 2 2）当不考虑外压力影响（Po0）时，上式变为存在内压力时的双轴抗拉强度， 即:T = 10-3 兀 pr 2 +JT + 3

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