蠕变地层水泥环特性对套管应力的影响

蠕变地层套管应力计算是采取套损预防措施的依据,目前采用非均匀地应力作为套管水泥环力学模型边界条件的套管应力计算方法与实际情况不符。提出了蠕变地层套管应力计算应将均匀地应力作为其边界条件的有限元力学模型,并分析了水泥环椭圆度和弹性模量对套管应力的影响:当水泥环弹性模量小于等于地层弹性模量时,套管最大应力出现在最小水平地应力方向,反之则出现在最大水平地应力方向;套管峰值应力随着水泥环椭圆度的增大而增加,套管由缩颈损坏转变为挤扁损坏;蠕变地层水泥环弹性模量与地层弹性模量和井眼椭圆度之间存在合理的匹配关系,改变水泥环弹性模量是降低蠕变地层套管应力的最有效方法。该规律的得出有助于加深套损机理的认识和套损预防措施的实施。（）     

弹性限位扶正器变形量对套管居中度的影响

固井质量与套管居中度的关系密切，一般情况下，居中度越高，固井质量越好。通常讨论套管居中问题时，只考虑套管柱的变形，但是随着弹性扶正器的广泛应用，原有的计算方法存在着误差。通过对弹性限位扶正器下入井眼后的变形研究，得出不同情况下扶正器的变形量。计算结果表明，不考虑扶正器变形时井段平均套管居中度要比考虑扶正器变形时井段平均套管居中度高11．24％。因此，该研究具有一定的工程应用价值。     

考虑支撑剂破碎的裂缝导流能力计算模型

基于Carman-Kozeny公式建立了考虑支撑剂破碎的裂缝导流能力计算模型,通过实例计算分析了支撑剂破碎率对裂缝导流能力的影响,研究结果表明:随着支撑剂破碎率的增加,裂缝导流能力逐渐降低;支撑剂的直径越大、裂缝闭合压力越高、支撑剂法向刚度越小,随支撑剂破碎率的增加,裂缝的导流能力下降幅度越大。     

地层压力预测技术现状及发展趋势

结合前人研究成果，提出现有地层压力预测方法在理论及实践检测方面的缺陷，并研究其应用条件。针对现有地层压力预测方法的不足之处，指出地层孔隙压力评价法的发展趋势：从岩石力学的角度出发，分析岩石受力平衡公式，将欠压实和其他异常压力成因综合表达在定量公式中，用有效应力定理反映异常超压形成的宏观机理。     

CO2注入井封隔器早期密封失效机制研究

为了揭示CO_2注入井中性能优良的氢化丁腈橡胶封隔器早期密封失效的机制,根据失效井的特征分析以及CO_2的相态特点,提出实现恒定泄压速度的室内实验方法,并对不同CO_2泄压速度下橡胶表面进行形貌观测和力学性能测试分析。结果表明:随着泄压速度的增加,橡胶表面出现了小气泡、大气泡甚至气泡破裂等龟裂现象,橡胶的密封性能均明显变差;注气井突然泄压时,橡胶内部的气体在短时间内无法渗出,其在内外压差作用下会膨胀形成气泡甚至爆裂,这是造成CO_2注入井封隔器早期密封失效的主要原因。为了防止封隔器的早期密封失效,推荐现场井口泄压速度控制在5 MPa/h以内。     

裂缝诱导损伤力学模型研究

水力压裂后,当微裂缝闭合时初始损伤带的诱导应力导致围岩应力重新分布.为确定初次压裂后应力分布规律,将围岩区域分为破坏区、损伤区和弹性区,建立了基于损伤理论的人工裂缝诱导应力模型,选择吉林油田1口生产井为研究对象,计算结果表明：人工裂缝诱导应力随井筒的距离的增大而逐渐减小,计算结果与实际情况吻合较好.     

延缓大庆油田标准层套损的套管优选

大庆油田部分区域集中出现标准层套管剪切损坏,虽已采用标准层不固井工艺延缓套管损坏,但除此之外,套管壁厚、钢级等参数对标准层套管剪切损坏的临界条件也有影响。为此,考虑套管和地层弹塑性力学特征,针对标准层不固井的工程条件,应用考虑大变形后应力平衡状态的拉格朗日格式有限元方程,提出了地层整体移动剪切套管过程的三维有限元计算方法。考虑套管变形和套管断裂的2种失效条件,计算并对比不同壁厚和钢级套管失效的临界值。结果表明:考虑套管断裂的地层剪切套管临界滑移量明显小于考虑套管变形的临界滑移量;同规格、同钢级套管损坏的临界滑移量随套管壁厚增大呈线性减小,随其延伸率增大近似呈线性增大。因此,在满足强度校核的前提下,大庆油田标准层宜采用低钢级小壁厚套管以延缓套管损坏。      

嫩二段标志层套损区进水域影响因素分析

分析了标志层进水域形成的力学机理,并根据水力压裂理论和von-Mises屈服准则,确定了进水域形成的判定准则;基于建立的判定准则,采用有限元法模拟计算分析了注水压力、孔隙度、抗拉强度等因素对进水域面积影响。计算结果表明：注水压力及孔隙度的增加会使标志层进水域面积增加,注水压力的作用效果更为明显;岩石抗拉强度和内聚力的增加,均会使标志层进水域面积减小,但作用较小。了解嫩二段标志层进水域的影响因素及其作用效果对制定有效的套管损坏防控措施具有重要意义。     

考虑壁面分维数的压裂液返排速度计算模型

基于分形理论,考虑裂缝壁面粗糙度对裂缝缝宽的影响,对原有压裂液返排过程裂缝中速度分布数学模型进行了修正。根据支撑剂的受力模型,建立了支撑剂发生回流的临界流速计算模型。根据使支撑剂发生回流的临界流速以及裂缝中速度分布数学模型,求解出支撑剂发生回流的具体位置。以吉林油田嫩平1井压裂数据为例,计算得出使支撑剂发生回流的压裂液临界返排流速应大于在距井口5 m处截面处的最大速度,由此各该井在压裂液返排过程中,支撑剂不发生回流。     

环空气泡融合特性对流体流动规律影响研究

欠平衡钻井钻遇气层时,地层气体会以小气泡的形式侵入井筒,气侵量是欠压值及打开储层厚度的函数.现有计算环空气泡上升速度的方法仅考虑单个气泡的膨胀上升,没有充分考虑气泡融合特性对气泡上升速度的影响.本文考虑了气侵过程中气泡碰撞、液相湍流等综合因素,随着气泡沿井筒的不断上升,建立了环空气泡上升速度计算模型,在此基础上,提出了...