SY/T 5322-2000 套管柱强度设计方法 SY/T5322-2000 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS 75.180.10
备案号：8143—2001
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5322—2000
套管柱强度设计方法
Design nethod of casing string strength2000-12-12发布
国家石油和化学工业局
2001－06－01实施
SY/T 5322—2000
1范围
2引用标准
3定义
4符号及代号
5套管强度计算
6有效外载计算
7套管柱强度设计
附录A (标准的附录)
一轴强度设计推导.
附录B（提示的附录）
套管设计实例
附录（（提示的附录）并口装定载荷计算次
SY/T5322—2000
本标推是对SYT5322一88《黛管柱强度设计推荐方法》的修订：修订后增加了套管强度计算和定向井轴向拉力计算；按井型和套管类型计算有效外载；采用轴应力强度设计并列出了设计步骤。本标雄从生效之日起，同时代替SY/T5322—88本标准的附录A是标准的附录。
本标准的附录B、附录C是提示的附录。本标雄由中国石油大然气集团公司提出=本标准内石油钻非工程专业标准化委员会归门本标淮起草单位：西南石油学院本标主要起草人杜春常郭小阴刘崇建本标准于1988年4月首次发布，本次足第一次修订，1范围
中华人民共和国石油天然气行业标准套管柱强度设计方法
Design method of casing string strength本标准规定了套管强度计算、套管杜有效外载计算及强度设计方法。本标雅适用于油气井套管柱强度设计。2引用标准
SY/T 5322-2000
代替SY/T5322—88
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效：所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性：SY/r5313—93钻井工程术语
3定义
本标准采用下列定义，
3,1屈服挤毁强度yitid collajs:strength在套管内壁上产生最小屏服应力的外压力值！3.2塑性挤毁强度plastic collapsc strcngth套管在塑性挤毁范围内的最小挤毁压力值。3.3过镀挤毁强度transitian collaist:sirungth套管从塑性到弹性过渡区的最小挤毁压力值3.4弹性挤毁强度elastic. collapse strength套管在弹性挤毁范围内的最小挤毁压力值3.5管体屈服强度pipe borly yield slrength使带体产生屈服所需要的轴向载荷值。3.6 套管连接度 joint strength af casing使套管接箍螺纹滑脱或断裂的最小轴向载荷。3.7轴成力强度triaxial stress strcngth套管在内外压力及轴向载荷联合作用时的套管强度，3.8套管弯力casing bending force套管在弯曲止眼中发生弯曲耐所控生的轴问力。3.9开口装定载荷installaticn loadofwellhead固并作业完成后，安装井口时需要对套管社上提或下服的轴向力3.10#载荷well head loadl
并.载荷是包抵井「装定载荷在内的各种载荷的总称：4符号及代号
符号及代号见表1
国家石油和化学工业局2K川-12-12批准201-06 01 实施
HmeHrm
H,H2, Hus
套管外径
套管内径
接箍外径
接箍内径
套管外半径
套管内半径
SY/T5322—2000
表1符号及代号
设计段套管内半径
设计段套管外半径
套管壁厚
螺纹配合长度
造斜段曲率半径
第段套管下人长度
按抗拉强度套管可下人长度
按三轴抗拉强度套管可下入长度设计段套管下人长度
注水泥后管外液面下降值
注水泥后管内液面下降值
水泥封固段套管长度
非水泥封固段套管长度
安装井口时上提或下放套管的长度套管下深或套管鞋深度
第1段套管下深
计算点井深
计算点测量深度
分别为造斜段、稳斜段底部的测量并深分别为垂直段，造斜段、斜直段的垂深管端截面积
接箍截面积
最未一扣管壁截面积
第1段套管截面积
固井时钻开液密度
下次钻井最大钻井液密度
下次钻井最小钻井液密度
地层水密度（1.03-1.06）
完井液密度
SY/T5322—2000
表1（续）
注水泥后管外液体密度变化
注水泥时管内液体密度
注水泥后管内液体密度变化
水泥浆密度
套管钢材密度
天然气相对密度（0.5~0.55）
管材屈服强度
管材最小极限强度
接箍最小极限强度
抗挤强度
抗内压强度
三轴抗挤强度
三轴抗内压强度
轴向应力
套管鞋处最大内压力
计算点最大内压力
有效内压力
有效外压力
管内液柱压力
管外液柱压力
地层或油层压力
第段套管抗挤强度
第段套管有效外挤压力
第段套管三轴抗挤强度
第，段套管轴向应力
第段套管材料屈服强度
第段套管外液柱压力
第段套管内液柱压力
第段套管抗内压强度
第段套管有效内压力
第段套管三轴抗内压强度bzxZ.net
设计段管内最小液柱压力
设计段管外最大液柱压力
注水泥时井口环空压力
注水泥后井口环空压力变化
g/cmm3
SY/T 5322—2000
表1 (续)
水泥时内压
水泥后并二内压力变化
油层或地层正力度
覆岩层長力梯度
第「段套管有效外压力梯度
破裂压力梯度
抗拉强度
三轴抗拉强度
管体屈服强度
有教靴间力
计算段以下第1段套管的重望
大均裁荷
造斜段顶点拉力
垂直段任意并深的拉力
造斜段仁登测造深度的拉厅
稳斜段顶点的拉方
稳斜段任意测量深度的拉力
套管弯曲方
弯曲段套管拉力
第；段套曾尿服强度
第：段套管“轴抗拉强度
第：段套管有效拉力
设计段套管抗拉强度
套管初拉力
游度引起的辅向力
水泥固段套管承量
封固段水泥浆重罩
管内液体重量
件外液体重量变化
管内液体重量变化
并口环压变化引起的轴向力
并几内压变化起的轴向力
管外液面下降叫起的轴间方
管内液面下降引起的轴向,
井一载衍
SY/T 5322—2000
表1(完)
选定的并口装定载荷
温度变化引起的轴向力
全部管串作空气中的重量
水泥浆的重量
管外液体重量
管内液体重量
管外液体再量变化
管内液体重盘变化
并口环空压力引起的轴向力
并口内压力引起的轴向力
管外液面下降引起的轴向,刀
内液面下降引起的轴向力
单位长度套管质
设计段以下第：段套单位长度质量设计段套管单位长度质量
未封固段套管单位长度质量
套管平均单位长度质量
封固段套管单位长度质量
垂直段套管单位长度质量
造斜段套管单位长度质量
稳斜段套管单位长度质量
固牛后湿度变化平均值
井斜角
造斜段增斜率
掏空系数（=()-1)，「表示全拘空地层岩石泊松系数u-：0.3~0.5
既定的抗内压系数
规定的抗拉系数
现是的抗挤系数
第：段套管抗内压系数
第「段套管抗拉系数
第：段套管抗挤系数
设计套管段号
浮力系数
居服挤毁与塑性挤数交点的径厚比卵性摘毁与过额挤殿交点的径厚比过渡挤毁与弹性挤数交点的径厚比单位
lkg/tnt
(\）/()m
5套管强度计算
5.1抗挤强度
5.1.1屈服挤毁强度
当D/（D/8）时
SY/T5322—2000
po= 2y[(De/8)-17
(A-2)2+8(B+0.0068947C/Y.)+(A-2）2（B+0.0068947C/Y,）
A=2.8762+1.5485×10-4Y,+4.47×10-7Y2-1.62×10-10Y.3B=0.026233+7.34x10-5Y
C=-465.93+4.475715Y.-2.2×10-4Y.2+1.12×10-7Y.35.1.2塑性挤毁强度
当（D/8）≤D/8≤(D/8）时
Pm=[Da-B]-0.0068947C
5.1.3过渡挤毁强度
Y,(A-F)
(D,/8)=0.0068947C+Y,(B-G)
3.238×10
Y2+B/A
G=FB/A
当（D8）p≤D8（D/8)时
5.1.4弹性挤毁强度
当D/8（D/8）时，
5.2管体屈服强度
5.3抗内压强度
5.4抗拉强度
5.4.1圆螺纹连接
螺纹断裂强度：
3.238X105
=(D8)(D/8-1)2
T,=7.85×10-4(D2-D.2)Y,
（1）
（10）
（11)
（12)
·（13)
螺纹滑脱强度：
SY/T5322—2000
T。=9.5×104AU
『4.99D0.59U,
T。=9.5×10-ApL0.5L,+0.14D
+L,+0.14D.
Aip=0.785[(D-3.6195)2-D.2]
5.4.2梯形螺纹连接
管体螺纹强度：
T。=9.5×10-4A,U,[25.623-1.007(1.083-Y,/U,)D接箍螺纹强度：
T。= 9.5 X10-4A.U
5.5三轴应力强度
三轴抗挤强度：
三轴抗内压强度：
Ptea=Pt
三轴抗拉强度：
Ap= 0.785(D?- D)
A。=0.785(D.2-d.2)
L3r4+r
faa+po
a。+p
1-3（）
Ta=10-3元(pir2-por)+T+3×106(p?-p)r5.6管材屈服强度
用式（25）计算管材屈服强度。Yp
元(2-+2)
或用钢级代号（如N－80代号为80）乘以1000除以145得管材屈服强度（MPa）。6有效外载计算
6.1有效内压力
6.1.1直井
6.1.1.1表层套管和技术套管
a）气井
按下一次使用的最大钻井液密度计算套管鞋处的最大内压力，即P=0.00981prmxH
任意井深处套管最大内压力用式（27）计算。Pbs
15x10-(H-b)g,
有效内压力用式（28）计算。
Pre=ph-0.00981pch
b）油井
任一井深的套管最大内压力：
（15）
（16)
（18)
（19)
（20）
（22）
（23)
（24)
（25）
（26）
（27）
有效内压力用式（30）计算。
6.1.1.2生产套管和生产尾管
a）油井
SY/T 5322—2000
Puh 二 0.00981grmuxh
Phe = pPl.
0.00981@,
对不用油管生产的用式（31）计算最人内压力。征一并深处的最大内压力：
Pbs = G,H
1.1155×10-(H,h)p,
对用油管生产的用式（33）计算最大内爬力。put = GpH, + 0.00981pwh
有效内压力：
Pa. - Ph - 0.00981pch
b）气井
按管内全充满大然气考虑。即任·井深的最大内压力为：有效内压力为：
6.1.2定向并
Pbh - Pp
Plx.=Pbh-0.00981orh
定向并有效内压应将斜直段和弯曲段的测量深度换算为垂直升深计算6.2有效外压力
6.2.1直井
6.2.1.1表层套管和技术套管
对非性蠕变地层：
pe - 0.00981l pm- (1
k.m?pmin.h
对塑性蠕变地层：
6.2.1.2生产套管和生产尾管
对非塑性蝴变地层：
G,- 0.00981(1 - *)pmim
pe - 0.00981[e-n -(1 - km)pwJh对塑性蠕变地层：
6.2.2定向
-G.- 0.00981(1 - km)pu +
定向并有效外压力应将弯叫段和斜直段的测量并深换算为垂自并深计算.6.3有效轴尚力计算
6.3.1直井
点并有效轴向力用式（41）计算T (
T)-+-0.00981(H:-h)a,Jz
·(30)
（35）
（38）
（39)
（40)
6.3,2向并有效拉力
6.3.2.1套管白重拉力
SY/T 5322--2000
如图1所示为定向井并身剖面。垂直段并深H1，增斜段曲率半径为：5730
斜垂直长度：
Hu2 Rsina
稳斜段垂直长度：
Hu3 = (Hm - Hnu2)1sd
井口拉为：
T.-0.00981(gH+9kHz-yH3)k
垂直段任测量深度的拉力：
T - Th - 0.009811Iml4k
造斜段顶部的拉力：
Th = Th-0.00981Hugkl
造段任一测量深度的拉力：
Ta - T-0.0981[Hu + 9Rsin[Hm_H129]100
稳斜段顶点的拉力：
Tt=Th-0.00981(H9tH29k)bm
稳斜段任一测量深度的拉力：
Ta = Th- 0.00981 Hq + H24h + Q(1- J -100%6.3.2.2套管弯州力
F - 2.32 x 10-3D.929
·(46)
+ (49)
（50）
Jsinakt
f......(51)
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