套管失效分析.doc

套管的失效分析Ξ刘清友1,陈浩1(,四川南充637001)摘要:通过收集石油套管现场失效数据资料,以套管失效为顶事件建立了石油套管的故障树,该故障树共考虑了47个不同的基本事件。通过对套管故障树的分析,得到了套管失效故障树的一阶最小割集27个,二阶最小割集29个,四阶最小割集1个,确立了套管的主要失效形式为潜在损坏、套管挤毁、套管断裂及严重腐蚀,并提出了提高套管可靠性的措施。关键词:套管;可靠性;故障树;基本事件中图分类号: 文献标识码:A引言近年来,套管的损坏在国内外油田呈上升趋势,主要表现为套管被挤毁、错断、断裂、严重变形及严重腐蚀。这些失效严重妨碍了油田的正常生产,已成为目前国内外石油开采中的一个急需解决的重要问题之一。美国在1989年统计表明,过去十年中,每年美均超过220亿美元,而用于套管的约35亿美元,占年平均开支的16%左右,在所有钻井项目中曲居第二[1,2]。由于油井和地质条件的复杂性,加上目前套管设计大都采用常规的设计方法,因而难以找到有效的预防套管损坏的方法,往往是在套管损坏后再进行研究,采取措施(修套管或打井代替),这样不仅需要巨大的投资,而且效果也并不好。因此,开展套管的可靠性分析,找出其主要的失效形式、失效模式,失效机理,进而在套管的设计、生产及使用中采取相应的措施以提高套管的可靠性和使用寿命已势在必行。1 故障树分析特点故障树分析(FTA)是从分析失效因果关系中的“顶部”开始直到“底部”事件。它是由果到因,自上而下地进行分析。该方法具有简明、直观、易懂、灵活的特点,是工程系统可靠性与安全性分析及评价常用的有效方法。一个故障树就是一个逻辑图,该逻辑图描绘了由于其它事件的发生而使得某些事件一定按照次序发生。故障树只包括那些对顶事件有贡献的故障,而且这些故障并不是全部所有的故障,它们只包括那些分析者认为最可能发生的故障。通过对故障树的分析可以找出系统的薄弱环节,从而可采取相应措施加以改善,提高产品质量及整体工作性能。 故障树的建造故障树的建造是FTA法的关键,因为故障树建造的完善程度将直接影响定性分析和定量计算结果的准确性。建立故障树,首先要选定一个顶事件。根据顶事件确定原则,并通过对大量资料的认真分析,选取“套管失效”作为顶事件。顶事件确定后,就要寻找引起顶事件发生的最直接的、必要的、充分的原因。经仔细分析,引起顶事件发生的原因表现如下:套管的破裂、断裂、穿孔和挤毁。这些情形只要其中之一出现,就会引起套管失效,所以应用故障树中逻辑门符号的或门,即有:引起顶事件发生的直接的、必要的、充分的原因分析完毕,以后就把引起顶事件发生的各原因分别看作顶事件,采用类似的方法继续往下深入分析,直至分解到代表各种故障形式的基本事件为止。图1是套管的故障树,该故障树共考虑了47个不同的基本事件。图中各符号所代表的事件如下:T—套管失效 E1—破裂E2—断裂 E3—穿孔E4—挤毁 E5—错断E6—氢脆 E7—拉断E8—严重腐蚀 E9—套管强度不足E10—螺纹质量差 E11—存在缺陷E12—恶劣腐蚀环境 E13—内压大E14—潜在损坏 E15—下井前未被查出E16—初始缺陷 E17—套管本身质量差E18—选择不合理 X1—固井质量不合格X2—地层滑移 X3—地层流动X4—