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套管柱主要承受軸向載荷、外擠壓力和內(nèi)壓力，在有些情況下還承受彎扭作用,有時還承受射孔瞬時沖擊載荷作用。在環(huán)境方面承受油氣及地下水的腐蝕介質(zhì)作用（H₂S、CO₂、Cl^-、[O]、H₂O等）以及溫度變化作用。因此，套管的主要失效形式表現(xiàn)為擠毀、滑脫、泄漏和破裂。破裂可能表現(xiàn)為管體斷裂、爆裂、錯斷、接箍縱裂、射孔開裂、應(yīng)力腐蝕開裂等。

套管柱設(shè)計除滿足地質(zhì)地層的要求外，最主要是滿足軸向載荷、外壓（擠）載荷、內(nèi)壓載荷以及其他彎曲、摩擦、溫度等附加載荷。有些苛刻井還需要考慮三軸載荷作用。

油管柱設(shè)計

油管柱主要承受軸向拉-壓交變載荷，也不同程度經(jīng)受彎曲載荷作用。同樣，油管柱也受地下腐蝕介質(zhì)（H₂S、CO₂、Cl^-、[O]、H₂O等）以及溫度變化作用。因此，油管柱的主要失效形式是滑脫、破裂（管體斷裂、爆裂、接箍縱裂、疲勞、應(yīng)力腐蝕開裂）、泄漏和表面損傷。

油管柱設(shè)計不但要考慮強度（抗拉、抗擠、抗內(nèi)壓）性能，還需要考慮尺寸和壓力的關(guān)系、油管材料抗腐蝕性能、油管的密封性能。

特殊井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計

深井、超深井往往伴隨著高溫高壓及復(fù)雜地質(zhì)條件，此時采用API常規(guī)套管的井身結(jié)構(gòu)往往無法高效安全地鉆達目的層。

針對油氣勘探開發(fā)區(qū)塊的地層特點及生產(chǎn)需要，有針對性地采用非API常用套管的特殊井身結(jié)構(gòu)是應(yīng)對上述問題的有效手段，特殊井身結(jié)構(gòu)中可以量身定制非API規(guī)格、鋼級及特殊螺紋套管，以保障油氣的高效開發(fā)。

特殊井身結(jié)構(gòu)需要設(shè)計生產(chǎn)非API套管，并論證鉆機的負荷能力、新尺寸井眼及套管情況下的鉆井配套工具的供應(yīng)保障、適應(yīng)新井身結(jié)構(gòu)的鉆完井工藝參數(shù)及新井身結(jié)構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟效益等。

鉆柱設(shè)計及優(yōu)化

鉆柱設(shè)計的基本目標是配置一套鉆柱，能夠完成預(yù)期直徑、與其深度井眼的鉆進工作，同時需要對鉆柱結(jié)構(gòu)、水力學和井筒清洗、鉆向控制和測量以及避免卡鉆等問題進行優(yōu)化。因此鉆柱設(shè)計不僅僅是一項簡單的鉆柱構(gòu)件配置工作。

鉆柱設(shè)計中四方面的問題互相交疊、互相矛盾，往往在一方面提高了功效，在另一方面卻降低了其功效。解決的辦法只有對鉆柱設(shè)計進行優(yōu)化。優(yōu)化的方法通常是首先選擇一種設(shè)計品級評定參數(shù)，供兩種（或兩種以上）設(shè)計優(yōu)劣選擇之用。這個品級評定參數(shù)能夠?qū)�兩種設(shè)計進行定量評定。例如將載荷系數(shù)選擇為品級評定參數(shù)，假設(shè)兩種設(shè)計的其它條件可以等同接收，那么很顯然，載荷系數(shù)為60%的設(shè)計優(yōu)于載荷系數(shù)為90%的設(shè)計，優(yōu)化結(jié)果就是選擇前者。