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套管磨损计算

套管完井

套管磨损是钻杆接头在旋转钻进中与套管内壁接触摩擦，磨去套管壁厚形成月牙槽，直接削弱套管抗内压与抗挤强度，是深井、大位移井套管完整性的关键隐患。本工具按 White & Dawson (1987, SPE 14325) 磨损因子模型配合月牙(crescent)几何求解：输入旋转时间、转速、接头外径、套管内径与壁厚、单位长度侧向力与磨损因子，估算累计滑动距离、月牙磨损截面积、磨损深度、壁厚磨损率与剩余壁厚比例。磨损因子 WF 已包含摩擦系数与材料硬度的综合效应，因此不再另除屈服强度。

本页把推导链和取值要点列全了；实际用到时代入实测数据，配套工具可直接得到结果。

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计算公式

Ls = π × D_tj × RPM × 60 × t 累计滑动距离 (m)Ac = WF × w × Ls 月牙磨损截面积 (m²)h ← 反解 π·r² − Lens(R,r,d), d = R−r+h 月牙深度 (mm)

White & Dawson(1987, SPE 14325) 磨损因子模型 + 月牙(crescent)几何。WF 磨损因子(×10⁻¹⁰ psi⁻¹，已含摩擦系数与硬度，不再 ÷σ_y；psi⁻¹→Pa⁻¹ 需 ÷6894.76)；w 单位长度侧向力(≈张力×狗腿度)；r=D_tj/2、R=D_ci/2。磨损 ≥15~20% 应按 API 5C3 校核剩余强度。

使用步骤

  1. 输入旋转钻进时间(h)、转盘转速(rpm)、钻杆接头外径 D_tj(mm)
  2. 输入套管内径 D_ci(mm)、套管壁厚(mm)
  3. 输入单位长度侧向力 w(kN/m，典型 0.5~5，≈张力×狗腿度)
  4. 输入磨损因子(×10⁻¹⁰ psi⁻¹，水基泥浆 3~7、油基 1~3，默认 5)
  5. 点「计算」得到滑动距离、月牙磨损截面积、磨损深度、壁厚磨损率与剩余壁厚比例

常见问题

套管磨损量怎么计算？
按 White & Dawson 磨损因子模型：先算钻杆接头累计滑动距离 Ls = π×D_tj×RPM×60×t，再由磨损截面积 Ac = WF×w×Ls 得到月牙形磨损的横截面积，最后按月牙(crescent)几何反解出磨损深度 h。磨损因子 WF 随钻井液类型取值，水基 3~7、油基 1~3(×10⁻¹⁰ psi⁻¹)。
磨损因子 WF 为什么不用再除以屈服强度？
经典 Archard 式把材料抗力单独写成硬度或屈服强度项。而现场标定的套管磨损因子 WF 是从实测磨损量反算的综合系数，已经把摩擦系数与材料硬度一并吸收进去，若再除一次 σ_y 相当于重复扣除，会显著低估磨损量。
套管壁厚磨损率超过多少要关注？
本工具以壁厚磨损率超过 30% 作为提示阈值。工程上磨损达 15~20% 就应按 API 5C3 校核剩余抗内压/抗挤强度，并考虑加强润滑或调整接触区段。

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