TP130TT盐膏层套管性能及应用效果分析

中原油田套管损坏的主要原因是现有套管强度不够,无法抵抗盐膏层段的巨大外挤力.针对这一问题,开发了一种特殊套管--TP130TT高抗挤厚壁套管.其强度高,能很好地抵抗盐膏层的巨大外挤力,各项性能指标达到了设计要求,经现场应用达到了预期的目的,取得了很好的效果,解决了中原油田盐膏层段套管强度不足的难题.     

TPl30TT盐膏层套管性能及应用效果分析

中原油田套管损坏的主要原因是现有套管强度不够，无法抵抗盐膏层段的巨大外挤力。针对这一问题，开发了一种特殊套管——TPl30TT高抗挤厚壁套管。其强度高，能很好地抵抗盐膏层的巨大外挤力，各项性能指标达到了设计要求，经现场应用达到了预期的目的，取得了很好的效果，解决了中原油田盐膏层段套管强度不足的难题。     

超深高温弯曲井眼套管抗挤强度模型研究及应用

在定向井或水平井开发深层盐下油气资源时,套管柱在盐膏层的造斜段中受非均匀外挤载荷、井眼弯曲载荷及高温综合效应影响下易发生失效,严重影响井筒管柱完整性和生产安全。文章基于非均匀载荷下套管抗挤强度计算模型,引入井眼弯曲载荷和高温效应对套管屈服强度折减影响,建立了超深高温弯曲井眼套管抗挤强度评价模型,用以评价超深井中套管柱在盐膏层造斜段的抗挤强度可靠性。结果表明：井下套管剩余抗挤强度系数随套管外挤力非均匀系数增加呈近似抛物线型降低,随井眼曲率和井筒温度升高呈近似线性降低;套管外径和壁厚越大,井眼曲率和井筒温度对其抗挤强度折减越明显,而非均匀外挤载荷对三种规格套管抗挤强度影响相当。该研究成果在某盐膏层斜井中进行了现场应用,很好指导了该井套管的选型,并为同井型的套管实际抗挤强度评价及套管选型提供了技术支撑。     

胜科1井盐膏层段套管安全可靠性分析

胜科1井为东部油田第一口井深超7000m的科学探井。三开井段有两组流变性较强的软泥岩和盐膏层段,邻井郝科1井因盐膏层的蠕变导致φ244.5 mm套管挤毁变形而被迫完钻。从套管柱强度设计、套管磨损与剩余强度和套管安全下入3个方面分析了盐膏层段套管的安全可靠性。分析与现场实践均表明：济阳坳陷东营凹陷深层盐膏层套管抗挤毁强度设计中,计算套管外挤力时管外压力应按上覆岩层压力计算,管内压力应按全漏失面计算;按缺陷套管推导出的磨损后套管剩余强度计算模型是可行的;为保证套管柱下至设计井深,应根据盐膏层的蠕变速度选择钻井液密度,以减少钻井过程中可能出现的各种井下复杂情况。     

盐岩蠕变地层的油水井套管损坏机理

中原油田大部分油水井的套管损坏发生在盐膏层段。在盐膏岩层的蠕动、变形、滑移和流动过程中,对阻碍其运动的套管施加的非对称挤压力和剪切力往往超过套管的强度,这是造成套管损坏的主要原因。通过盐岩的三轴蠕变实验,描述盐岩蠕变的有效粘性系数,给出盐岩蠕变计算中使用的具体理论公式和数值计算方法,采用控制容积方法计算盐岩蠕变的速度、位移及作用在套管上的非均匀外挤力。     

中原油田盐岩蠕变规律研究及套管损坏预防措施

中原油田是典型的复杂断块油气田,盐层多、厚度大及盐岩层蠕变是导致套管损坏的主要原因。为此,中原油田采用三维数值模拟方法研究盐岩层蠕变规律,并定量计算出作用在套管上的横向推挤力,在此基础上开发应用了抗外挤强度大于167MPa的非API高抗挤套管。现场应用600余口井,尚未发现套管损坏等问题,从根本上预防了套管损坏的发生。     

复合盐膏层双层组合套管设计

通过统计,分析中原油田复合盐膏层的套损现状和损坏机理,根据双层组合套管在盐膏层段的受力特点,推导出双层组合套的设计方法。     

盐层套管使用寿命分析

盐层具有流变特性，由于盐层的蠕变会使套管产生一个非常大的非均匀外挤力，使得盐层是套管危险最大的地层。通过取自中原油田盐层的蠕变试验，建立了盐层流变方程，同时分析了套管在非均匀地应力作用下的套管外载及套管在非均匀外载作用下套管的抗外挤强度，并对盐层套管使用寿命进行了分析计算；计算精度可达80％。     

高抗挤厚壁套管的开发与应用

介绍了中原油田油水井在盐膏层段套管损坏的原因及设计现状,分析了盐膏层段中套管的受力状况及损坏的规律,为防治套管损坏,延长油水井寿命,研制开发了TP130TT套管以及与之相配套的工艺、工具等。经现场应用情况表明,固井质量合格率达100%,试压一次成功率达100%。     

深井套管柱安全可靠性影响因素分析

套管挤毁给油田造成了巨大的经济损失。采用弹性力学解析及有限元方法,给出了考虑磨损时套管剩余抗挤强度、抗内压强度以及非均匀地应力作用下套管外壁等效外挤载荷的计算方法,分析了非均匀地应力作用下不同套管磨损量对套管强度以及不同地层性质对套管地应力外挤力的影响。研究表明,当磨损度为109／6时,套管的剩余抗外挤强度和剩余抗内压强度降低约30％;套管内壁的Mises应力和套管外壁地应力外挤力随地层弹性模量的增大均明显减小,说明地层越硬,套管将偏于安全。     

按地应力确定套管外挤压力的探讨

以井眼周围的受力分析为基础，推导出考虑地应力时的套管外挤压力计算式，以及运用声波法确定地应力有关参数的表达式。对江汉油田周12井井下套管的实例计算表明，考虑地应力时的套管外挤压力大于常规按上覆岩层压力计算的外挤压力，因此认为，按常规方法设计的套管柱强度偏低，按地应力设计的套管柱强度才更符合实际。     

三层组合套管强度分析与计算

我国大部分油田套管损坏的原因主要是岩盐层、膏岩层、泥岩层等由于蠕变产生的塑性流动而挤坏套管的.这些地层产生较大的非均匀载荷,目前主要是采用双层组合套管的设计思想来提高套管的强度,虽然取得了一定的效果,但是对于蠕变率很高、局部异常高压地层或稠油油井,采用双层组合套管仍不能保证套管安全.本文采用3层组合套管来进一步提高套管强度,以满足特殊岩层套管强度的需求.     

弯曲井眼中套管抗挤强度计算

目前弯曲井眼中套管抗挤强度计算时没有考虑井眼弯曲的影响,无法确保固完井作业及生产过程中套管的安全。为此,根据弹性力学理论建立了井眼曲率和不均匀外挤力综合影响下的套管抗外挤强度公式。直接建立三维的套管模型,模型长度取10倍的套管外径,在套管的一端施加约束,另一端加弯矩来模拟井眼的弯曲。计算结果表明,在井眼曲率较大时,弯曲井眼中大尺寸厚壁套管抗外挤强度下降较为明显;理论计算的抗外挤强度通常小于模拟值,按照理论设计的套管是偏安全的,但不均匀度较大时需考虑模型计算的误差是否满足要求。     

稠油热采井套管损坏机理及套管挂片技术实验

针对蒸汽驱采油过程中套管长期处于高温高压状态导致套管损坏现象频繁等问题,统计分析辽河油田齐40块蒸汽驱套管损坏状况,对套管损坏过程进行力学和热力学研究。研究结果表明:油井注汽时,套管温度升高,产生热膨胀力,热膨胀力随温度升高而增大;当热膨胀力大于套管固井胶结阻力时,套管挣脱水泥环自由伸缩,同时在两者接触面产生斜面效应,使热膨胀力由纵向弹性力转变为不断增大的横向挤压力,导致套管挤压损坏,形成一套完整的套管损坏机理。据此研发了套管挂片技术,经初步试验表明,套管挂片可大幅提高其固井胶结力,降低套管损坏几率。研究成果对提高稠油老区开发效益具有重要参考意义。     

液压加固补贴对破漏套管的仿真研究

针对胜利油田长距离套管损坏井连续破漏及管体刺漏等套管失效工况,以∅139.7 mm×7.72 mm的N80套管为例,借助于ABAQUS有限元软件建立了破漏套管经液压加固补贴后的有限元模型,并对套管组合体模型的承载极限进行了定量分析。研究结果表明:破漏套管表面裂缝的存在对套管组合体承受外挤工况的影响较大,而对组合体承受轴向拉力、轴向压力以及内压等工况的影响甚微;当破漏套管最小裂缝宽度小于2.5 mm时,经液压加固补贴后的组合体在轴向拉力、轴向压力、内压以及外挤等4种载荷工况下的承载极限均高于无损套管的承载极限,满足现场工况要求;而当最小裂缝宽度大于6.5 mm时,补贴后的套管组合体承受的极限外挤载荷小于63.4 MPa,抵抗极限外挤的能力有所降低;通过更改补贴管材质,可明显提高补贴组合体在内压及外挤工况下的极限承载能力。研究结果对现场施工作业具有一定的指导作用。     

对四川三迭系盐岩层套管挤毁问题的研究

四川地区三迭系盐岩层分布广泛，盐岩层蠕变挤毁套管的客观条件是存在的。围绕异常压力这一主要矛盾，首先确定非均布载荷下套管强度的变化规律，得到套管强度的计算方法；其次描述盐岩层的蠕变规律，给出蠕变外挤载荷数值；按照非均布载荷下套管实际强度大于盐岩层蠕变外挤载荷的原则，确保井内套管安全。应用实例表明上述技术思路是可行的。