椭圆水泥环厚度和弹性模量对套管受力的影响分析

根据岩石力学和弹塑性力学理论,建立套管-水泥环-地层力学模型,采用有限元方法研究分析不同地应力条件下椭圆水泥环厚度和弹性模量对套管应力的影响,研究结果表明：在均匀地应力条件下,一定厚度的圆形水泥环对减小套管受力有益,在非均匀地应力条件下,采用椭圆水泥环能有效的减小套管应力．     

在注水过程中地层温度、压力的改变对井底周围地应力的影响

本文根据热弹性力学和渗流力学等方面的基本理论探讨注水后由于温度和压力的改变对井底附近地应力的影响,并计算应力改变值。这对确定注水压力,研究套管损坏和地层的破裂压力等有一定的指导意义。     

地层流变对套管载荷的影响研究

针对由于地层具有流变特性对套管载荷的影响以及由于泥岩浸水等因素造成的地层流变特性改变而对套损产生影响等问题,根据开尔文模型推导了流变地层中套管载荷和地层粘度的关系,从而反映了套管载荷随时间的变化,在此基础上分析了流变地层岩石力学参数对套管载荷的影响。分析认为地层的粘性不同,其流变程度不同,导致套管达到最大载荷的时间不同。由于泥岩浸水导致岩石弹性模量降低,在相同地应力场作用下会明显加大最终作用在套管上的载荷,从而大大增加了套损的危险性。研究结果揭示了围岩流变导致套管损坏的机理。     

双材料支承的Winkler梁的变形分析

根据大庆油田现场的调查，泥岩层吸水蠕变，地层滑动是引起套管损坏的重要原因之一，因而，提出了并体的“分段连续支承梁模型”，通过对该模型的计算与分析，研究了泥岩层的支承刚度的减小对地层界面处的载荷分配比例以及井体变形与内力分布的影响，分析结果表明，随着泥岩层水量增加，支承刚度的减小，套管的变形增在从而造成套管的破坏，这为解决套管损坏问题提供了理论上的参考依据。     

地应力对玻璃钢套管抗挤强度影响的分析

在煤层气开发活动(如注水、压裂)的过程中,当套管穿过复杂的地质构造时,任何一层地质结构发生变化,都会使得区域构造发生小范围变化,这些变化会引起局部构造应力场发生较大的改变,导致套管所受的应力发生变化.鉴于此,本文基于地应力作用下套管的力学模型,利用有限元数值模拟软件,分析均匀地应力与非均匀地应力对玻璃钢套管强度的影响.分别研究这两种情况下套管失效的过程,重点分析均匀地应力下套管内部Mises应力分布规律,以及非均匀地应力对套管抗挤强度影响的规律.并编制了计算均匀地应力及非均匀地应力条件下套管抗挤强度计算的程序.     

嵌入非线性黏弹性材料弹性尖楔尖端的应力、应变场

套管损坏是石油工程研究中的重要问题之一,引起套管损坏发生的主要原因是在采油过程中油藏结构变化改变了原地应力场的分布以及不同岩层间界面的相对滑动.建立了以油藏隆起为尖楔嵌入非线性黏弹性材料的界面断裂力学模型.在平面应变条件下,通过奇异量级分析、运动方程和协调方程,推导出在尖楔尖端的非线性黏弹性材料中的控制方程.根据问题的边界条件和连续条件,通过数值计算得到了尖楔尖端连续的分离变量形式的应力、应变和位移场.数值计算表明,尖楔尖端场分布主要受材料的力学特性、地层倾角和摩擦系数的影响.模型阐明了套管剪切损坏力学机理,研究的结果为解决套管损坏问题提供了理论上的参考依据.     

出砂量对射孔套管力学性能的分析计算

油井生产中地层出砂会严重影响射孔套管的力学性能,造成套管损坏.建立射孔套管在出砂层段的三维力学有限元模型,应用Ansys有限元软件分析该出砂层段射孔套管力学性能.研究认为,在出砂地层射孔套管力学性能变化较大,表现为射孔处套管的抗挤强度减小,套管最大应力在射孔处产生.均匀载荷下,套管应力与地层中出砂高度成抛物线关系,生产中应减小或增加出砂量达到远离出砂高度临界值,以减小套管应力.非均匀载荷下,随着出砂量增加,产生的空洞高度增加,套管的应力逐渐减小.因此,在非均匀载荷下,应提高出砂量以增加空洞高度,达到提高套管的抗挤强度,延长套管使用期限.     

泥岩层滑动的断裂力学模型

在石油工程中,套管剪切损坏的研究是一个重要的问题．泥岩层吸水蠕变产生地层滑动是引起套管损坏发生的主要原因之一．建立一个泥岩地层滑动的断裂力学模型．应用断裂力学理论,给出了界面裂纹尖端附近的应力、应变的渐近场解,讨论了场的奇异性并指出场解无振荡奇异性．理论分析和计算指出材料的幂硬化指数。对界面裂纹尖端应力场有着显著的影响并定量地合理地阐明了套管剪切损坏力学机理．研究的结果为解决套管损坏问题提供了理论上的参考依据．     

八面河油田套管损坏原因分析及预防措施

八面河油田经过近30年的开发,套管损坏井逐年增多,严重影响了油田的生产开发。造成套管损坏的主要因素有井身结构、地质结构、开采工艺等,预防套管损坏应首先应在钻井完井设计时采取应对措施,其次是在产生和作业过程中减少对套管的损伤害。     

疏松砂岩储层套管损坏特征及成因分析

套管损坏直接影响油田的生产和经济效益。为了预防套管损坏并采取合理的治理措施,对孤岛油田油水井套管损坏进行了统计,揭示疏松砂岩储层套管损坏的区域分布,套管损坏的类型和套管损坏位置。得出各类套管损坏的基本因素,主要包括地层出砂、射孔完井、注水和强化采油造成的套管损坏以及固井质量对延长油水井寿命的影响。     

Influence of dynamic pressure on deep underground soft rock roadway support and its application

Due to high ground stress and mining disturbance, the deformation and failure of deep soft rock roadway is serious, and invalidation of the anchor net-anchor cable supporting structure occurs. The failure characteristics of roadways revealed with the help of the ground pressure monitoring. Theoretical analysis was adopted to analyze the influence of mining disturbance on stress distribution in surrounding rock,and the change of stress was also calculated. Considering the change of stress in surrounding rock of bottom extraction roadway, the displacement, plastic zone and distribution law of principal stress difference under different support schemes were studied by means of FLAC3D. The supporting scheme of U-shaped steel was proposed for bottom extraction roadway that underwent mining disturbance. We carried out a similarity model test to verify the effect of support in dynamic pressure. Monitoring results demonstrated the change rules of deformation and stress of surrounding rock in different supporting schemes. The supporting scheme of U-shaped steel had an effective control on deformation of surrounding rock. The scheme was successfully applied in underground engineering practice, and achieved good technical and economic benefits.     

温度对套管接头螺纹接触压力的影响

在高温高压气井或注蒸汽的热采井中，变温引起的温度应力（即热应力）将对套管接头的接触压力产生一定的影响，高温差引起的套管接头的接触压力分布变得更加不均，当温差达到一定值时，套管接头内的等效应力将接近材料的屈服强度，使螺纹接触处进入塑性变形状态，从而影响了套管接头的密封性。利用弹塑性有限元的方法，建立标准API偏梯形套管接头的有限元模型，分析温度改变对套管接头接触压力的影响，以及套管接头内等效应力的变化情况，提供一种温度对套管接头螺纹接触压力的分析方法，从而为高温井套管接头的安全使用提供一定的参考数据。     

不压井作业过程中管柱力学分析

为解决不压井作业过程中下压力的确定问题,提出了一种不压井管柱进行力学分析方法.该方法考虑油管与套管内壁的初始间隙和随机接触摩擦力,利用有限元法建立不压井管柱非线性力学分析模型,并运用梁单元和间隙元进行求解,最终得出管柱内力、应力以及接触状态结果.结果表明,下压力过大会增加油管与套管内壁接触位置的个数,还会使管柱发生屈曲,过小则影响施工安全.采用该方法计算得出的参数进行作业,能保证作业安全,并且减少管柱磨损和屈曲现象的发生.     

热采井套管损坏力学机理分析

热力法采油是提高稠油采收率的最重要方法.实践表明,稠油热采对井套管损坏十分严重.根据弹性力学厚壁圆筒理论,建立了套管应力计算模型,并通过实例计算了不同注蒸汽温度下生产过程中套管的有效应力强度.计算表明,注蒸汽热采井套管损坏的主要机理是注汽过程中较高的温度在套管柱内产生过大的热应力,导致套管内应力超过了套管屈服极限强度....     

套损问题影响因素分析

油田套损问题非常复杂,影响因素众多,给油田生产带来了巨大损失.因此,选择平面有限元对引起套损原因进行分析.引入摩擦元,模拟地层注水后产生的地层错动面,考虑了岩石单元的非线性,编制有限元程序进行了分析运算,给出了套损管损坏的定量分析结果.以地层的相对错动表示套损变形情况,研究了地层倾角、地层压力、浸水域大小和泥岩水化情况改变对套损的影响.分析结果表明:当形成一定范围浸水域后,随着地层倾角增大,地层压力增大,浸水域范围增大和泥岩水化程序增大,套管变形增大.     

基于ANSYS的埋地套管力学分析

运用ANSYS软件,建立了埋地套管的三维有限元模型。通过室内实验,分析了埋地套管管中心应力与地面施加载荷之间的关系,以及不同载荷下套管长度方向上的应力分布规律,并与有限元模拟结果进行对比,验证了模型的可靠性。最后结合油田几种套管案例建立了三维有限元模型,分析了套管达到屈服强度后的地面施加载荷的临界值,研究结果可为管道与套管的安全防护提供一定的参考。     

介质压力及O形橡胶圈压缩率对往复运动轴封性能的影响

以液压缸往复密封中的O形橡胶圈为研究对象,建立其二维轴对称模型。在摩擦系数为0.1,不同介质压力和不同预压缩率的情况下,运用有限元软件ANSYS workbench对O形圈的变形情况及应力大小进行分析。结果表明：O形密封圈在缸筒和活塞杆间隙处应力集中最明显,说明在此位置容易被挤进间隙,造成间隙咬伤,导致密封失效。在压缩率小于15%,介质压力小于15MPa的情况下,剪切应力始终小于丁腈橡胶的剪切强度;在压缩率超过15%时,容易造成 O形圈应力松弛,发生压缩变形;介质压力超过15MPa,剪切应力急剧增加,在往复运动下,密封圈会不断地被摩擦磨损,很容易产生积累损伤,导致裂纹的产生或破损。