矿业研究与开发：水中爆炸加载金属套管胀形的研究
2022-11-03【作 者】王国生
井深达千米的油井，由于地质等因素的作用，常常使其井中套管变形，套管变形将严重影响油井的产量，甚至使油井报废，因此，研究它的变形有着一定的实用意义。
【套管的变形原因及其量度】
套管变形是由于地下受力不均匀造成套管轴线弯曲。这种变形的形状很多，弯曲的程度也不一样，有的弯曲段很小，弯曲的幅度和曲率很大；有的弯曲段很长，弯曲的幅度和曲率很小。
表示套管变形程度大小一般是以套管内径变化率∆表示:
式中：∆一套管径向或轴向变化率，D一套管内径,m；D1一套管变形后的内径,m。
一般称套管轻度变形，指套管径向变形率∆<15%，纵向(轴向)变形在0. 2 m以内的情况，套管中度变形指径向变形率在15%~35%之间，纵向变形在0. 5m以内;套管严重变形指径向变化率在35%~50%之间，纵向变形在1m以上者。我们主要针对套管轻度和中度变形情况进行研究。
【实验及结论】
(1)根据地表和井下试验及理论计算，得出井下单位长度的用药量约是地表套管外无支撑下的1~3倍，药量大小与水深、套管、壁厚、炸药种类及密度等有关；水越深，用药量相
对越大。
(2)套管在水中爆炸时，整个管壁受力分成两个区域:靠近外表面的区域承受拉伸切向应力，靠近内部区域承受压缩切向应力。套管外有支撑时，压缩区范围比无支撑时大，所以井下的用药量比地面要大。
(3)水下爆炸时，由于药量小，产生的压力比抗拉强度小，很可能在内壁附近引起拉伸切向应力。从实验裂口也可以发现，裂纹是从内表面向外扩展的，这与理论分析是相符的。
(4)水中爆炸加载时，套管形成断裂或破坏的两个剪切面总是近于互相平行对称的。断裂长度的大小与药量大小、药包的形状及材料的性能有关。
(5)由于冲击负荷具有能量负荷的特性，冲击能量由整个受荷体系承担。井下药量设计时，应把套管同其周围的环境综合考虑。能量分配取决于各部分的刚度和体积。
以下是正文：
