射孔侵彻过程固井水泥环损伤影响因素分析

射孔是连通油层与井筒的主要手段之一,射孔起爆产生的聚能射流在侵彻过程中会破坏水泥环的完整性,影响油井安全。为了分析射孔过程水泥环的损伤程度及其影响因素,建立了水泥环损伤分析数值模型。采用ALE算法描述射孔弹药型罩,模拟高速金属射流的非线性大变形; 采用Lagrange算法描述套管-水泥环-地层,模拟动态冲击载荷作用下水泥环的力学响应; 获得了评价水泥环损伤程度的塑性应变等关键数据。通过室内物理试验,验证了模型的有效性,并在此基础上,基于正交试验方法设计数值模拟方案,定量分析了水泥环损伤的影响因素及其影响规律。研究结果表明,水泥环材料参数及射孔弹装药量是影响水泥环损伤程度的主控因素,水泥环强度影响权重最大,水泥环厚度与射孔弹装药量次之; 聚能射孔侵彻过程中,水泥环表现出明显的脆性特征,随着影响参数的变化,损伤程度非线性变化。研究结果对合理选择射孔参数,完善水泥环抗损措施具有一定参考。     

射孔水泥环损伤评价及压裂裂缝扩展规律

为了进一步提高储层段水泥环在射孔作业、压裂充填完井或水力压裂作业过程中的力学完整性,满足后期增产作业对固井质量的需求。以射孔作用下的水泥环损伤响应为研究对象,在模拟地层温度和压力工况条件下分别采用大孔径和深穿透2种射孔弹开展射孔实验,分析射孔水泥环损伤与射孔弹及水泥环性能的关系。结合射孔弹结构,建立射孔动态冲击载荷作用下的水泥环伤响应数值模型,提出以累计塑性应变率和最大偏应力为关键指标,形成射孔水泥环冲击损伤量化评价技术。基于流固耦合理论和压裂裂缝扩展力学理论,建立非均值特性水泥环压裂裂缝延展数值分析模型,针对射孔水泥环初始裂纹的4种状态,开展了压裂过程中的水泥环损伤及裂缝延展规律研究。研究结论可指导优化固井设计、优化射孔方案和优化压裂完井方案,对保障井筒安全具有重要意义。      

聚能射孔弹侵彻性能评价方法

为弥补射孔打靶物理试验的不足,完善聚能射孔弹优化设计方法,基于爆炸冲击动力学分析程序AUTODYN,采用Lagrange算法建立了聚能射孔弹侵彻性能评价数值方法,研究了聚能射流侵彻过程混凝土靶孔道形态及射孔枪/套管/靶体的动态响应。与室外打靶试验相比,混凝土靶体孔深数值分析误差为4.27%,孔径数值分析误差为5.26%,数值结果可靠;根据射孔弹侵彻过程动态仿真结果数据,可得到射孔枪/套管的穿孔形态、毛刺高度、混凝土靶损伤程度与压实带厚度等关键数据,为射孔弹优化设计及型号优选提供依据。     

金属丝电爆炸冲击波对水泥环完整性的影响

随着电爆炸技术被应用于油井解堵、除蜡以及在近井地带构造微裂缝等作业,其在井下产生的冲击波对固井水泥环的影响不可忽视。为了研究电爆炸井下工具在作业过程中对水泥环完整性的影响,采用数值模拟方法,在AUTODYN中建立了套管-水泥环-岩石组合体模型,研究了冲击波载荷在组合体中的传播过程及其对水泥环的损伤。研究结果表明:在射孔区域,冲击波会经过射孔孔眼在液体中传播,并保持较高的压力,而在非射孔区域,冲击波经过套管后衰减较大;水泥环和岩石受到冲击波的作用时,损伤区域都是从射孔孔眼开始向外扩展,水泥环和岩石主要受冲击波的拉伸和剪切破坏,同时冲击波造成的套管变形也可能会造成水泥环损伤。研究结果对于电爆炸技术在石油行业的安全应用具有一定的指导作用。     

霍布金森水泥石动态力学性能与射孔验窜试验装置

射孔弹对水泥环和岩层的侵彻是在极短的时间内用极高的压力和速度完成的,因此在评价水泥环的抗冲击能力时,研究水泥石在高应变率下的动态力学性能极其重要.为了研究在一定温度和压力下的水泥石的动态力学性能和抗射孔冲击能力,研制了霍布金森水泥石动态力学性能测试装置与射孔验窜装置.介绍了霍布金森水泥石动态力学性能测试装置的基本原理和测试方法以及射孔验窜装置的设计和试验方法.霍布金森水泥石动态力学性能测试装置可以定量测定水泥石材料的动态力学性能,并通过射孔验窜试验装置对水泥环的抗射孔冲击能力进行评价,总结出了射孔对水泥环破坏的3个主要原因,并以动态弹性模量、水泥石破碎吸收能和水泥石动态断裂韧性作为评价参数,为水泥石材料的力学性能研究提供了科学的检测评价方法.利用该套试验装置可以进行提高水泥环韧性的试验研究、提高固井水泥石抗冲击能力的外加剂研究、分析射孔对水泥环损伤的原因,提出油井水泥石改性途径,给出水泥环抗冲击性能的临界力学指标等试验研究.     

水泥环套管射孔力学的有限元法分析计算

油井开发层段射孔对套管力学性能影响较大,油井开采中后期射孔套管损坏严重。建立水泥环—套管射孔模型并应用Ansys有限元软件计算分析射孔套管应力变化和套管性能,分析得出,射孔是造成套管损坏的主要原因。射孔水泥环套管最大应力在射孔孔眼产生,沿孔径方向应力减小。水泥环对射孔套管的抗挤强度影响明显,可以有效减小套管产生的应力。均匀载荷下射孔套管的应力随外压的增加而增加,不同类型的套管应力变化较大。射孔套管的应力随着孔径的增加而明显增加。非均匀载荷对射孔套管影响较均匀载荷明显,套管的抗挤强度较均匀外压时明显减小。在非均匀外压较大时,应采用P110套管,以提高射孔套管的抗挤强度。     

固井工程中的抗窜研究

大庆油田属非均质、多油层的陆相砂岩油藏,进入开发中后期时,为保证连续高产、稳定,必须依靠技术进步开发以前不能够采出的薄油层。薄油层的一个显著特点就是层间封隔段短,如果射孔作业造成水泥环破裂,会严重地影响固井质量,地下各层之间窜通,直接影响出油的质量和数量,甚至使新打的油井报废。在井下数百米深处进行的射孔作业,对水泥环的损伤是一个极其复杂的问题。从力学角度分析,射孔弹的聚能射流以超高速撞击由套管、水泥环、地层组成的复合体时,应力将以波的形式在介质里传播。为了探讨射孔时水泥环的损伤机理,系统地进行水泥环抗窜的综合试验研究,设计了模拟固井射孔的综合试验装置和多功能材料动态性能测试装置,对原浆水泥石和几种改性水泥石的动态力学性能进行了实验研究和模拟固井射孔试验,给出了具有较好抗冲击性能的水泥石的动态力学性能指标和部分改性水泥石的力学性能。     

固井工程中的抗窜研究

大庆油田属非均质、多油层的陆相砂岩油藏,进入开发中后期时,为保证连续高产、稳定,必须依靠技术进步开发以前不能够采出的薄油层.薄油层的一个显着特点就是层间封隔段短,如果射孔作业造成水泥环破裂,会严重地影响固井质量,地下各层之间窜通,直接影响出油的质量和数量,甚至使新打的油井报废.在井下数百米深处进行的射孔作业,对水泥环的损伤是一个极其复杂的问题.从力学角度分析,射孔弹的聚能射流以超高速撞击由套管、水泥环、地层组成的复合体时,应力将以波的形式在介质里传播.为了探讨射孔时水泥环的损伤机理,系统地进行水泥环抗窜的综合试验研究,设计了模拟固井射孔的综合试验装置和多功能材料动态性能测试装置,对原浆水泥石和几种改性水泥石的动态力学性能进行了实验研究和模拟固井射孔试验,给出了具有较好抗冲击性能的水泥石的动态力学性能指标和部分改性水泥石的力学性能.     

压裂过程中射孔段水泥环力学响应规律

针对压裂过程中射孔段水泥环完整性失效,导致压裂中出现环空窜流,从而无法有效改善储层渗流能力的问题,通过建立射孔段套管-水泥环有限元模型,对压裂过程中射孔段水泥环力学响应进行了分析,并研究了不同射孔参数对射孔段水泥环的力学影响规律。结果表明:压裂过程中射孔段水泥环孔眼周围存在明显的应力集中和孔间应力干扰现象;压裂过程中固井一界面较二界面更容易产生密封性问题;射孔段水泥环应力分布与射孔相位角有密切关系,应尽量选取90°相位角螺旋射孔方式射孔;射孔孔径的增加对射孔段水泥环应力分布影响不大,为增加单孔泄油面积,可在小范围内增加射孔孔径;射孔密度对水泥环应力的影响要大于射孔孔径,但射孔密度超过16孔/m以后应力增加幅度会减小,且影响都在一个数量级以内,在有效控制水泥环射孔损伤的前提下可有限度地增加射孔密度。该研究可为压裂射孔方案制定提供理论依据。     

爆轰与聚能射流下射孔枪和套管的应力强度耦合仿真分析

为了探明聚能射孔爆轰冲击载荷下套管的力学性能,在LS-DYNA软件中建立射孔弹-射孔枪-套管三维模型,应用ALE算子分离算法,实现爆轰、药型罩固流转化、侵彻套管和射孔枪的大变形与流固耦合仿真,分析爆轰波叠加对能量、密度、射流速度、套管和射孔枪强度的影响。结果表明,射孔枪射孔孔径为18.7 mm,套管射孔孔径为7.7 mm,穿透射孔枪盲孔过程消耗了大量能量;射孔枪各孔相连125 mm宽带内,最小应力774 MPa,接近材料屈服强度,高爆轰压力作用下发生了“胀枪”;对比单射孔弹射穿套管,3枚射孔弹所用时间减少了8 μs,最大应力增加了260 MPa,并且套管应力值超过材料屈服强度范围(较单枚增加了2.5 mm的圆环),爆轰重叠区域中心的套管应力也提高了739 MPa,说明爆轰波弹间的叠加加重了对套管的伤害。研究结果为射孔枪安全优化设计和爆轰冲击下套管的力学性能分析提供了技术指导和新思路。     

带锈防锈涂料“惠雅底漆王”对比试验报告

通过带锈防锈涂料“惠雅底漆王”应用对比试验,说明这种涂料不仅具有良好的防锈功能,而且易于在工程建设和防腐施工中推广。     

金属热膨胀对分馏塔和分馏塔楼梯间损坏原因分析及处理办法

本文分析了分馏塔塔体与热膨胀系数的关系、变形原因、处理方法。     

电动球阀花键联轴节断裂分析

分析了带切口的合金结构件一花键联轴节在周期性单纯扭转力矩的交变应力作用（或由机械加工时产生应力）下产生微裂纹,并由微裂纹扩展至极限临界尺寸时的断裂情况,为类似工件的切口件在相似工况下安全、稳定和长周期运行提供了典型范例。     

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井场电源频率对变密度仪测井影响的研究

本文就变密度仪在野外使用中,井场电源频率对测井信号的影响,通过三种典型情况,从理论上进行了深入的分析,阐明了影响时序逻辑信号发生异常的原因。改进后的电路在室内模拟检测和野外测井都证明采取的措施是有效的,结果令人非常满意,这时各油田现场使用此类仪器具有一定的借鉴意义。     

苯乙烯环氧化制环氧苯乙烷的研究

环氧苯乙烷是重要的有机中间体，主要用于香料，制药工业。环氧苯乙烷主要由苯乙烯环氧化制得，本文介绍了卤素法，过氧化物法，氧气或空气环氧化法以及相应的催化剂。     

川西地区雷口坡组沉积与其顶部风化壳储层特征

四川海域在印支晚拉丁末期隆升前,中三叠统雷口坡组主要为陆表海断续淹没的蒸发台地,台地整体呈东高西低的古地理格局,台内发育的次级隆凹是蒸发台地上潟湖、咸化盐湖的基底。雷三-雷四段沉积时期,咸化湖盆低凹处随东高西低格局的演化迁移到川中-川西的南充、成都一带;拉丁期末的"印支早期运动"使四川海域整体隆升,在雷口坡组顶部形成分布广泛的古风化壳。川西地区雷口坡组顶部古风化壳主要形成于雷四段的上部,风化壳主要经历了暴露溶蚀和深埋溶蚀两大阶段的成岩作用,在风化壳内形成与成岩作用密切相关的缝洞型储层。缝洞型储层发育与否是雷口坡组顶部成藏的主控因素之一。川科1井已在川西坳陷孝泉构造雷口坡组顶部获得天然气勘探重大突破。通过对风化壳成因及控制储层发育的主控因素分析,指出川西地区雷口坡组顶部的勘探潜力巨大。     

链板机减速器频繁损坏原因分析及对策

成品车间链板机减速器经常发生故障。通过改造减速器油封,改变链板机主动、从动轴材质,校正链轮,切割调校链板长度等具体措施;彻底消除了故障,保证了该设备的常周期运转。     

2~#合成塔气体出口弯头失效原因分析

分析了2#合成塔气体出口管线弯头爆裂的原因。结果表明:弯头长期处于3OO℃以上工作,管内H2与管材中的碳或Fe3C发生化学反应,生成CH4,致使管内脱碳并产生裂纹,弯头强度降低脆性增强,导致爆裂。