内壁磨损套管在非均匀地应力作用下的应力强度分析

西南油气田深井内壁磨损套管在地层深部非均匀地应力的作用,受力工况恶化,挤毁风险加大。为了了解地应力非均匀程度、方向及其与磨损位置夹角对套管抗挤强度的影响,本文建立了磨损套管-水泥环-地层系统的有限元力学模型,并进行了算例分析,结果表明:在非均匀载荷作用下,内壁磨损套管受力状况趋于恶化,载荷非均匀性(最大主应力与最小主应力之比)越大,套管的工作应力越高,被挤毁的风险越大;当最大主应力方向与磨损月牙夹角为90°时,磨损引起的套管应力增加和地应力非均匀性导致的应力非均匀分布叠加,套管的受力状态进一步恶化,是最危险的情况。     

载荷性质对套管抗挤强度的影响

建立不同壁厚的套管二维平面轴对称和平面应变有限元模型,分析套管在非均匀载荷下的变形特征。分析表明,均匀载荷下,套管的最大应力在内壁产生,且分布均匀,沿径向套管的应力减小。最小应力在套管外壁产生。套管壁厚对套管的抗挤强调影响较大。均匀载荷下,外载越大,壁厚大的套管抵抗变形的能力较大,且抗挤强度可以提高2倍以上。但不同类型套管在均匀载荷下抗挤强度变化不大,因此,为节约成本,在均匀载荷下,可以使用J55套管。在非均匀载荷变化较大的层段应采用P110套管,以提高套管使用期限。     

非均匀地应力下套管的抗外挤强度理论解

从非均匀载荷产生的原因出发,结合钻井工程的实际情况,讨论了固井后套管边界的受力情况,并建立了套管在非均匀载荷作用下的力学模型,采用弹性力学逆解法求得了该问题的解析解。在此基础上,根据套管的应力分布规律提出了非均匀外载等效成均匀外载的方法。并结合含磨损、残余应力等缺陷套管在均匀外压下的抗挤强度,提出了套管在非均匀载荷下的抗挤强度计算方法。     

港西油田应用地应力理论开展套管强度设计的研究与应用

目前钻井工程中的套管设计主要参照SY／T5724—2008套管柱结构与强度设计标准,考虑套管的抗拉强度,抗内压强度和抗外挤强度三种条件。但忽略了在下完套管之后的开发过程中,地应力对套管的力学作用。港西油田自2010年起在套管强度设计上考虑了地应力的影响,提高易套损部位的钢级和壁厚,目前在100余口井上进行了应用,已初步见到了较好的效果。     

磨损对套管抗挤强度影响的有限元分析

通过建立磨损后套管三维模型导入ANSYS有限元软件的方法,分析了不同磨损程度对弯曲套管和直套管抗挤强度的影响。结果表明,随着磨损深度的增加,弯曲套管的剩余抗挤强度逐渐降低,且磨损深度与弯曲套管剩余抗挤强度基本呈线性关系;弯曲也会降低套管的抗挤强度。     

特厚壁套管在非均载荷下的抗挤强度分析

通过有限元软件分析了非均载荷下特厚壁套管的壁厚与抗挤强度的关系,给出了两者的量化曲线,同时在考虑套管椭圆度的情况下对非均匀载荷下特厚壁套管的抗挤强度做了分析。特厚壁套管在非均载荷下的抗挤强度明显增强,有较好的发展前景。     

YB地区古近系地层套管变形原因探讨

针对塔里木盆地麦盖提YB地区盐膏层挤毁套管进行原因探讨。使用ANSYS有限元分析非均匀载荷对套管抗挤强度的影响。模拟套管套管变形,计算载荷非均匀度,分析套管变形原因。     

舍女寺油田高压注水引起的套管水泥环应力变化及泥岩蠕变对套管的影响

高压注水将会引起套管内压的变化,在这些不同条件影响下,对套管、水泥环应力场、位移场的变化规律的认识将有助于我们深入理解套管损坏的机理,设计合理的注水压力界限。文章拟采用三维有限元方法,研究以上不同因素对套管、水泥环应力的影响规律,并且分别从地应力的非均匀性引起的套管应力变化规律、泥岩断层蠕变位移引起的应力变化规律以及注水引起地层吸水软化引起的应力变化规律进行研究,以加深对高压注水导致地层、套管破环机理的认识。     

API套管抗外挤强度在弯曲井眼中适用情况的ANSYS分析

套管柱在井眼曲率较大的情况下讲产生较大的弯曲应力,弯曲应力在套管外侧产生较大的附加拉应力,API套管抗外挤强度计算没有考虑弯曲的工况,本文利用ANSYS计算出弯曲对套管抗外挤强度的影响,得出API套管抗外挤强度计算的适应情况。对于指导套管在弯曲井眼中的抗外挤强度设计具有重要指导意义。弯曲套管的最大应力随着井眼曲率的增加而增加。弯曲率超过45°/hm时,AP套管抗外挤强度已经不合适用,在井眼曲率较小的情况下,API套管抗外挤强度基本能满足应用需求。     

水泥环对磨损套管抗内压强度的影响研究

用弹性有限元方法,建立套管一水泥环的有限元力学模型.对套管--水泥环内壁不同磨损量时的杭内压强度进行了计算,分析了在不同磨损量时,在内压作用下,套管管体达到屈服时,VonMise应力随套管最小壁厚和圆周方向的变化情况,并比较了在相同磨损量下,套管和套管一水泥环之间Von Mise以及抗内压强度之间的大小关系,最后得出了在相同磨损情况下,水泥环对磨损套管抗内压强度的影响效果.     

钻井期间影响套管磨损的主要因素

本文简要介绍了钻井期间影响套管磨损的主要因素:钻杆与套管的接触力、狗腿严重度、泥浆成分和套管钢级。接触力越大,磨损越严重;狗腿度越大,磨损越严重;清水中套管的磨损最大,水基泥浆中套管的磨损比清水中的轻,非加重的油基泥浆中套管的磨损更轻;对于K 55、N 80、P110三种钢级的套管,P110磨损最快,N 80次之,K 55最慢。     

套管损坏机理分析及预防措施

为了提高油井的产量,必须对缠层进行增产增注的开发措施,而这些措施大都会对套管有所伤害,寿命越来越短.以前的套管强度设计理论主要考虑的是完井施工的要求,而对后期的增产措施和地应力变化等诸多因素基本没用考虑.所以导致油水井生产以后,由于套管承受外部载荷以及地应力说的不断变化,使套管发生不同程度的变形甚至发生挫断,使油水井报废.近几年来,有关石油学者一直在研究套管损坏的机理,寻找降低或减缓套管损坏的措施.     

套管柱设计及其软件研究

在综合套管柱设计理论和方法的基础上,从套管柱三轴强度设计理论分析入手,对套管柱的受力情况进行了全面分析,建立套管强度计算和有效载荷计算的数学模型,给出了应用计算机实现套管柱设计的方法和步骤,并编写了相应的套管柱强度设计软件,结合现场设计的实例,通过计算分析表明,应用三轴强度理论进行套管柱强度设计具有分析全面,计算精度高的特点.     

上扣扭矩对套管粘扣影响实验研究及分析

粘扣是油套管接头的主要失效形式之一,油套管一旦发生粘扣,将直接影响油套管的密封性能和连接强度,从而给油田的正常生产带来不利影响。对6根螺纹参数符合API 5B标准的139.7×9.17 mm N80 LC套管,按照不同扭矩进行全尺寸实验,以及对螺纹拧接的Lam e公式分析。结果表明,高扭矩上扣时,螺纹更易发生粘扣现象。     

小套管固井技术在吐哈油田套损井中应用

吐哈油田分公司丘陵油田地层复杂,并且普遍采用高压注水、压裂、酸化等增产措施进行开采,导致套管变形较严重,并且部分套损井变形点较多、变形段较长,严重影响了油田的开发。吐哈油田采用小套管悬挂固井技术成功解决了对深井长变段、多点变形无法修复的难题,现场应用较好,为油田套损井治理探索出一套新工艺。     

小套管固井技术在吐哈油田套损井中的应用

吐哈油田分公司丘陵油田地层复杂,并且普遍采用高压注水、压裂、酸化等增产措施进行开采,导致套管变形较严重,并且部分套损井变形点较多、变形段较长,严重影响了油田的开发。吐哈油田采用小套管悬挂固井技术成功解决了对深井长变段、多点变形无法修复的难题,现场应用较好,为油田套损井治理探索出一套新工艺。     

白豹油田套损井治理技术研究

通过金相电镜、扫描电子显微镜对白豹两口油井不同部位失效套管的tu腐蚀形貌表面以及横截面进行了观察、分析;并用X射线应力分析测定了套管内部的残余应力;用X射线相分析鉴定了腐蚀产物;在此基础之上研究了长庆安塞油田套管腐蚀的机理并提出相应的油井套管防腐措施。     

安塞油田王窑区套损井治理技术研究

安塞油田王窑区套损井治理工艺主要有常规机械隔采,随着近年来油田含水上升,同时受井筒结垢、套管外腐蚀加剧等因素影响,常规套损机械隔采治理工艺存在隔采有效期短、起钻成功率低等问题。为此,结合不同类型套损井,开展套损井治理工艺研究与应用,并对几种治理工艺进行了分析评价,为套损井综合治理提供了技术借鉴。