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SY／T 7456-2019 油气井套管柱结构与强度可靠性评价方法简介：

SY/T 7456-2019《油气井套管柱结构与强度可靠性评价方法》是由中国石油天然气行业标准制定的，主要用于油气井套管柱的结构设计和安全性评估。套管柱是油井钻探过程中的重要组成部分，其结构的可靠性直接影响到油井的稳定性和生产效率。

该标准提供了系统的方法来评价套管柱的结构强度，包括但不限于以下内容：

1. 设计评估：评价套管柱的几何尺寸、材料选择、制造工艺等设计参数是否满足安全要求，确保其在各种工况下的承载能力和耐久性。

2. 材料性能评估：对套管材料的力学性能、腐蚀性、疲劳性能等进行评估，以确保其在油气井工作环境下的使用安全。

3. 施工过程评估：考虑施工工艺对套管柱强度的影响，如钻井过程中的应力分布、接头连接的可靠性等。

4. 安全性监测：设定定期的监测和检查程序，通过数据分析和现场检查来持续评估套管柱的性能和可靠性。

5. 风险管理：识别和评估可能对套管柱强度产生负面影响的风险因素，如地质活动、腐蚀、疲劳等，采取相应的预防和控制措施。

总的来说，SY/T 7456-2019是一个全面的评价体系，旨在确保油气井套管柱的结构安全，预防和减少井下事故的发生，保障油气生产活动的顺利进行。

SY／T 7456-2019 油气井套管柱结构与强度可靠性评价方法部分内容预览：

生产阶段水泥环已经固结，套管与水泥环之间相互接触，可假设套管与水泥环之间无相对滑动， 因此，此阶段套管轴向力远小于第一阶段，着重对作业段套管进行抗挤和抗内压强度进行校核。 此阶段套管受到的外挤压力主要为由地应力产生的外载荷标准值S21，其等效均匀外挤压力计算 方法如下：

内压S22为生产内压P可直接获得，由于套管在生产 阀仰 管强度 随时间不断减小，存在套管发生失效的可能性。此阶段进行套管可靠性设计时可对套管强度乘以一个 小于1的折减系数LN。 含缺陷套管的抗挤强度标准值R，与理想圆管的抗挤压力有如下关系：

含缺陷套管的抗内压强度标准值R2与理想圆管的抗内压压力有如下关系：

R2i 'LNi R, (i=1, 2)

套管强度的折减系数YL应根据油气井实际服役条件通过实验及工程经验等获取DB12／T 888.6-2019标准下载，则套管在生 的强度极限状态方程可表述为： 抗技

Z/=d117/LNiR—(s21S21s22S22min) ......................... Z22=d12LN2R12(s22S22max—s21S21)

根据上述分析，将套管全寿命周期的两状态对应的载荷组合及设计参数列于表B.1。在 性设计时，需要分别对套管的两种状态进行可靠性设计，套管只有在满足两种状态下的强 标，才认为套管是安全的。

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表B.1套管分阶段可靠性设计参数组合表

B.2套管载荷及强度设计变量概率分布

套管载荷及强度的相关变量多数服从正态分布，其统计参数可参考表B.2，对少数不服从正态分 布的变量可进行当量正态化处理，由于对套管所受地层载荷的变异性非常大，目前并没有确定的规 范标准值，难以获得载荷分布参数的实测平均值与标准值的比值，可参考表B.2（借鉴建筑结构载荷 规范）

表B.2套管载荷与强度设计变量统计参数表

表B.3为利用表B.2中统计参数、公式（B.5）至公式（B.10）及钻完井阶段的极限状态方程单 独计算出的抗挤、抗内压和抗拉强度的统计参数值（使用的方法为MonteCarlo抽样法，以径厚比差 异作为区分），供实际应用时参考。

表B.3套管可靠性设计应力与强度统计参数表

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B.3确定分项系数的设计值计算方法

考虑一般设计情况，假设各设计变量的统计参数已知，将套管设计变量代人公式（B.1），套管 数方程为如下形式： 钻完井阶段：

，将套管功能函数统一描述为用分项系数表述的

S、R应取各参数变量在验算点的值S、R，则各变量设计值可描述为

Zu=g.(s,Su, Ya./R.) Z12=812(s12S12, a12R12) Z13=813(Ys13S13, a1R13)

Zu=g..(YsS, a.R) Z/2=812(s12S12,a12R12) Zi3=813(s13S13, an,R13) =82,(s,S21，S22，aR 822(Ys2S22,S21,a12R

Z21=82,(s2,S21,S2,a.R) Z22=822(Ys22S22，S21，YaiR12)

S=S"=μs(1+βosas) R=R'=(1+BOgα)

αs、αr的值通过公式（B.26）送代计算，根据不同已知条件可分为以下两种情况计算： a）套管设计的载荷与强度统计参数μs、s和μR、OR已知。 b）套管载荷统计参数μs、Os，目标可靠指标βr，套管强度变异系数OR已知。 迭代计算步骤分别参考图B.2，其中αs和αr都取最后一次迭代数据。 敏感系数αx表达式如下（基本变量相关时，参考GB501532008中E.2.2）

可靠指标β表达式如下（基本变量相关时，参考GB50153一2008中E.2.2）

与可靠性指标之间的关系

ogx ax, ax, = cos9x (B.2 og ax

ogx ax, d ax,=cos0x X

x/=ux+βoxcos0x (i=1, 2)

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a）套管载荷与强度统计参数为已知的情况

图B.2验算点选代计算流程框图

根据以上内容，套管的可靠度评价和设计分为以下两种方法： 第一种方法：通过将公式（B.27）中的B设为指定的（固定值，具体取值参考表C.2或表 C.1)，此时其他公式，如公式（B.24)、公式（B.25）、公式（B.28）及公式（B.29）中的β值都为该 指定的值。根据GB50153一2008中规定，公式（B.23）中各分项系数可由下述公式确定，将套管各 设计变量统计参数代人公式（B.29）计算出套管各设计变量分项系数，代入公式（B.23），即可求得 在规定可靠度下的套管强度值，完成套管强度可靠性设计，可进一步对管柱结构（构件）进行强度分 析和评价。

(B.29) Xe, μx. /k, k;=μx/xk (B.30)

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第二种方法：不将β设为指定的βr，而是按照以上计算流程，当图B.2中收敛时，抽取收敛时 的可靠指标值CJJ∕T 307-2019 城市照明建设规划标准，通过该值与表C.1或表C.2中目标可靠指标对比，确定单元设计或选择的套管所处的 安全等级及是否满足目标可靠指标的要求。 上述分项系数设计过程中敏感性系数αx是随着各设计变量统计参数的不同而变化的，使用起来 需要迭代计算，为简化计算，也可通过分析比较并结合工程经验，将其定义为常数进行使用

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系统的绝对安全状态是不存在的，系统的安全是相对于危险而言的，安全标准是相对于人的认识 和社会的经济承受能力而言的。安全具有必要性和普遍性、随机性和相对性、局部稳定性、经济性、 复杂性、社会性六大基本特征，其中局部稳定性是指在系统中，利用系统工程的原理和控制安全的要 素，局部稳定安全是可实现的；安全的经济性即安全是可产生效益的，而安全的社会性即安全与社会 稳定直接相关，任何形式的事故都将成为影响社会安全的因素。因此，运用安全系统的方法，结合目 标系统的特点，对目标系统进行安全监控的安全管理，实现系统的相对安全是必要的。对系统进行安 全等级的划分，并针对不同的安全等级制订不同的管理方案，有助于系统的安全管理，对提高系统安 全性有显著作用。 目标安全等级，即为某确定套管的最大可接受失效概率等级。目标安全等级的评价主要是在本质 安全等级的基础上通过使用目前可接受的设计原则（如守则或者标准），对套管的安全等级进行综合 评定。 确定套管结构的安全等级时，一方面要考虑结构破坏的造成的后果，包括是否会危及人员生命、 是否会造成经济损失及损失量的大小、是否会对环境产生影响、是否影响社会安定等；另一方面也要 考虑结构发生破坏的影响因素和破坏的性质，影响因素可能包括套管所受压力、是否存在腐蚀性物 质，破坏的性质针对失效破坏模式确定。 根据油气井套管损坏数据分析，结合计算套管的可靠指标β，根据可靠指标的不同，将套管柱系 统推荐分为五个安全等级供工程应用参考，见表C.1。

表C.1套管柱系统安全等级与可靠指标的关

DB33∕T 1235-2021 城镇生活垃圾分类管理信息系统技术标准编出套管结构单儿 分析参考使用

表C.2套管安全可靠度分级标准