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套管损坏机理及理论模型与模拟计算

套管井的损坏是一个复杂过程,从钻井到开发,以及石油开采过程中的全部工艺措施都对套损产生影响;套管损坏涉及到了岩石力学、渗流学、管柱力学等学科,以及各学科间的渗透;这些都决定了套管损坏因素和机理的多样性和复杂性。近年来,国内外学者对套管井损坏进行的研究,在套损机理上取得了一定的认识,但目前还没有有效的方法来预防和减缓套管井的损坏,在套管受力计算上还没有提出具体的、有针对性的计算方法。计算并控制套管所受的外挤力是制定防止套管损坏措施的关键:求出在给定开发条件下套管外挤力,确定该载荷下套管的屈服强度,提出满足工程要求套管强度设计。本文对大庆油田和吉林油田3800多口井和与套损相关因素和资料进行了详尽的统计分析,掌握套管损坏的主要特点和趋势,得出了主要结论:套损层位仍然在泥岩层,泥岩浸水问题是套管发生损坏根本问题,是套管损坏前提条件;油层套损井比例增加,以及油层套损形式和分布揭示了油层内地层滑移机理,油层的套管损坏应作为主要研究对象;上  (本文共136页) 本文目录 | 阅读全文>>

大庆石油学院
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套管损坏的力学计算与判定

套管损坏问题是世界范围亟待解决的难题。国内外许多学者对套管损坏问题进行了多方面的研究,但是均无法从根本上解决套管损坏问题。通过套管损坏机理的分析可以得出套管损坏问题实质是套管损坏力学计算与判定问题。套管损坏力学计算与判定不仅与原始地应力分布状态、地层岩体和流体渗流场的流固耦合作用存在紧密的关系,而且还涉及到储层产生的应力重新分布直接对套管、水泥环产生外挤应力作用的载荷计算与该载荷下的套管损坏的屈服强度判定问题。本文在全面分析国内外的套管损坏井现状、套管损坏原因、机理和套管损坏井类型以及套管损坏井影响因素的基础上,着重研究了套管损坏井区域的应力场;引入流固耦合理论建立地应力及流体压力数学模型;建立反映套管损坏井在复杂地质条件下的力学模型,应用非线性力学分析的有限单元法进行求解计算;建立外挤载荷作用下的套管和水泥环应力计算模型,分析套管强度影响因素,建立产生套管附加应力的数学模型;建立套管屈服强度的力学判定计算模型。该论文的研究合理...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国石油大学
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基于优化方法的地应力与套管承载规律研究

油藏地应力对油气资源的形成、运移及储集等有直接控制作用,同时又是套管损坏的主要因素。研究储层的地应力特征及套管损坏机理对油田开发有重要的工程指导作用。首先,基于多目标优化技术建立了优化反分析数学模型,利用声波测井、水力压裂、裂缝监测等资料确定关键井点处的地应力大小和方位,将其做为约束,对L112区块及纯梁区块油田的地应力场进行多目标优化反分析,获取了水平主应力沿储层平面的分布规律,得到了L112区块及纯梁油田不同深度处水平主应力沿深度的变化规律。其次,提出了基于变形资料确定套管外载的位移反分析方法。通过对套管内壁部分位移的优化反分析求出套管所受的内压及外载大小,为研究套管在非均匀载荷作用下的挤毁问题和套管损坏防治措施提供了依据。再次,通过大量油田套损资料统计,分析了套管损坏的主要类型和成因,得到了典型载荷对套管损坏的作用机理和影响规律;利用有限元数值模拟技术研究了非均匀地应力对套管强度的影响,研究结果表明:在非均匀地应力作用下,...  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国石油大学
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复杂井况下套管的可靠性与风险评估研究

复杂井况下套管的可靠性分析与风险评估是全面评价套管在多因素复杂工况井中的安全可靠性能和预期寿命,有效预防套管失效,提高套管可靠性,延长套管寿命的重要应用型理论与技术研究工作。首先,在现有研究基础之上,通过资料统计和理论推导,得出了各种典型载荷对套管损坏的作用机理及影响规律,获得了多种因素对套管强度的影响规律;研究了套管多种载荷的形成与影响因素,尤其是采用振型分解反应谱理论和地震等效静载荷法计算分析了地震作用对套管轴向载荷和横向载荷的影响。其次,由于套管强度和载荷具有一定的随机性,以概率和可靠性理论为基础,采用随机数值模拟和理论计算等方法分析了套管强度的随机性及其影响因素,得出了套管各种强度的分布规律和分布参数,套管属性的随机性对套管强度随机性的影响规律,给出了API套管各种强度的可靠度结果;通过理论推导和相关经验公式,分析了典型载荷的概率模型,得到了其随机性分布规律。结果表明,套管属性的随机性越大,则套管强度的可靠性越低;套管抗...  (本文共161页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南石油学院
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泥岩段套管损坏机理的有限元分析计算

随着各种强化采油手段的实施,油田套管的工作环境日益恶化,套管损坏已经成为石油工程关注的热点问题之一。目前套损速度有逐年增加的趋势,严重影响了各大油田的生产,造成人力、物力和财力的巨大损失。研究油气井套管损坏机理具有重要的理论意义和工程意义。现场调查表明,泥岩段套管的损坏是目前各大油田普遍存在的问题。注水开发环境下,泥岩吸水膨胀并发生蠕变,同时力学性质发生变化,并导致套管受到的外载发生变化,超过套管的承载能力,造成套管损坏。这是泥岩段套管损坏的主要原因。本文针对大港油田某区块的套损现状来展开研究,所做的主要工作如下:一是分析了导致套损的地质、工程等四类因素,研究了导致套管受拉、压、挤、剪破坏的机理;二是研究了岩石的蠕变曲线、泥岩的一般特点和通过泥岩蠕变本构方程计算套管外载力的方法;三是采用计算机来仿真模拟试验套管的变形和破坏过程,对套损的机理进行有限元分析计算,这有利于量化的把握各研究因素对套损的影响程度,为预防和减缓同类地层条件...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国石油和化工标准与质量》2016年24期
中国石油和化工标准与质量

工程测井在成片套损区的应用

0引言油田开发一段时间后,由于外力、化学腐蚀等因素的作用,引起套管不同程度的腐蚀、变形等损坏现象,影响注水开发效果及油、水井的使用寿命。套管损坏不仅影响受损井的正常生产,而且也影响到邻井乃至区块的正常开发,对整个油田的稳产造成极大的威胁。1某区块套损井特点及套损成因分析1.1某区块套损井特点截至2014年底,某区块新增套损井102口,累计发现套损井2508口,套损率26.08%,从套损特点来看,平面上,油层段主要分布在杏南纯油区西部,非油层段主要是嫩二段套损井,主要集中在3个区域,杏8-1-33井区、杏11-3-水30井区、杏13-丁2-P36井区。纵向上,油层段主要集中在萨II1-5、萨II9-11、葡I1-3层,非油层段主要集中在嫩二段和萨I-萨II夹层。1.2某区块套损井成因分析(1)套管腐蚀使得套管强度下降容易套损,注入水进入地层。(2)固井质量差使得注入水从射孔炮眼上窜进入地层。(3)断层的影响。由于原始地层压力的降低...  (本文共2页) 阅读全文>>

《石油机械》2017年01期
石油机械

页岩气水力压裂中套损机理及其数值模拟研究

0引言在我国页岩气开采的水力压裂施工中套损时有发生,导致后续在下放通井规、桥塞以及磨鞋等工具时遇阻,最终被迫放弃对部分区段的压裂改造,使页岩气采收率降低[1]。这已成为影响我国页岩气高效开发的重要因素之一,亟待明确相应的套损机理和缓解措施。多数研究者认为水力压裂中储层滑移引起套损,也有研究者认为套损形式还包括内压过大和轴向失稳等,分析手段以有限元模拟为主。A.A.DANESHY[2]、B.QIAN等[3]、C.Y.HU等[4]指出非平衡扩展裂纹使储层中产生剪应力,储层在剪应力作用下滑移并导致套管剪切变形;黄小兰等[5]认为竖直井注水过程中可发生类似的套管剪切变形。K.FURUI等[6]、向绪金等[7]、沈新普[8]认为压裂中的套损还有内压过大和轴向屈曲等。练章华等[9-10]基于微地震数据反演法,模拟了压裂中套损的过程,属后验分析。上述研究为探究套损机理提供了可借鉴的思路,但未结合理论和实践做全面的分析,且在分析中以小尺度模型为...  (本文共6页) 阅读全文>>