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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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