迭代法在高温高压井套管柱设计计算中的应用

针对高温高压井套管柱校核计算的特殊性和出现的问题 ,采用迭代法进行套管柱强度校核计算。计算结果完全满足校核计算的要求。这种计算方法不仅适合套管柱的强度校核计算 ,同时还可以应用到其他方面     

注水井改为注气井的套管柱安全性研究

结合某油田的H1 2 - 1高压注气井开展了套管柱强度校核方面的研究 ,提出了一套适合于高压注气井套管受力分析和强度安全性校核的步骤和方法。在套管柱强度校核中 ,套管的受力分析应当结合实钻井眼轨迹和实际注气工况 ,充分考虑轴向力、外挤和内压力对套管API强度的影响 ,进行三轴应力强度校核 ,同时应该考虑封隔器的安装与否以及安装高度和注气条件下气体所产生的压力 ,以此来计算套管柱所承受的内压力。提出的套管柱设计方法得到了现场验证     

稠油热采井套管柱强度设计方法研究

针对稠油热采井套管损坏问题,调研了大量国内外研究文献,指出了现有套管柱强度校核的不足,提出了稠油热采井套管柱强度校核应采用应力强度设计方法,并根据油田注蒸汽实际工况计算套管载荷和热应力,根据厂家试验取得的高温下套管屈服强度数据校核和设计套管。     

考虑气井全生命周期安全的套管柱强度设计方法研究

针对塔里木油田、西南油气田在气井套管强度设计中存在的校核方法笼统,对实际工况考虑不够全 面的问题,通过分析钻完井工艺流程中套管的受力情况,提出了根据单井在钻井、完井、生产等生周期内出现各种极端工况时套管所受载荷来进行套管强度设计的模式。在 ＳＹ／Ｔ５７２４－２００８《套管柱结构与强度设计》的基础上,总结了套管设计中还需要考虑的几种工况以及载荷计算方法。列举套管设计实例,通过分析各种极端工况下管柱的受力情况,设计合理的套管,再进行强度校核,相比传统校核方法考虑的更全面,有利于提高套管的安全性、经济性.     

考虑制造质量因素的套管柱抗挤强度设计应用研究

文中针对现有高压高产高含硫复杂深井套管设计中,存在抗挤安全系数严重偏低而无套管可选的问题,基于Tamano和Klever考虑套管制造方法和制造质量因素的研究成果,导出了套管最小抗挤强度计算模型,通过对油田现有套管的制造质量的实测结果,应用该模型计算出的油田实际所用套管的抗挤强度较API抗挤强度高出34.5%~45.2%,通过对油田固井套管柱抗挤安全系数校核说明,套管柱的实际抗挤安全系数大于规范要求,套管柱抗挤是安全的。     

深层高温高压气井完井测试管柱失效分析

深层高温高压油气井完井测试管柱的安全可靠对于确保深层油气的安全高效开发具有重要意义。考虑测试过程中的温压变化、管柱端部约束及屈曲摩阻等因素综合影响,建立了测试管柱受力分析模型,开发了深层高温高压气井完井测试管柱力学分析软件,对新疆顺南地区某井测试管柱进行了温度压力分析、受力变形计算和力学强度校核,揭示了该井完井测试管柱失效的原因。结果表明:利用开发的软件能够较为准确地分析高温高压井测试管柱所处的温压环境,并能对其进行受力变形分析和强度校核,可用于工程实际;该井测试管柱表面受到的局部腐蚀损伤和产生的裂纹会使管柱强度降低,是导致其失效的主要原因;该地区高温高压井中腐蚀对管柱力学强度的影响应给予特别重视。该研究可为高温高压井完井测试管柱优化设计及安全控制提供理论依据。     

套管抗挤强度设计计算的快速算法

套管柱设计,一般分两步进行,先根据外挤压力大小进行抗挤强度设计,然后自下而上进行抗拉强度校核。目前国内外在套管抗挤强度设计方面,计算繁杂。为解决这一问题,特根据套管双轴应力公式与可下深度表达式,经过数学推导,得到一种快速算法。该法只需作简单运算,通过查表,得出某段套管降低系数Ψ值,以求得套管在有拉伸载荷作用下抗挤强度和抗挤可下深度。这样,可按套管柱设计的一般方法进行设计。     

套管抗挤强度设计计算的快速算法

套管柱设计,一般分两步进行,先根据外挤压力大小进行抗挤强度设计,然后自下而上进行抗拉强度校核。目前国内外在套管抗挤强度设计方面,计算繁杂。为解决这一问题,特根据套管双轴应力公式与可下深度表达式,经过数学推导,得到一种快速算法。该法只需作简单运算,通过查表,得出某段套管降低系数Ψ值,以求得套管在有拉伸载荷作用下抗挤强度和抗挤可下深度。这样,可按套管柱设计的一般方法进行设计。     

套管柱拉力—扭矩模型及在定向井中的应用

在固井作业中，不仅要将套管下入到设计深度，还要在注水泥浆结束后，上提、下放和旋转套管以提高固井质量；在某些特殊情况下，还有可能将套管起出。在固井施工之前，应该对套管柱进行拉力和扭矩分析，以确认套管强度和地面设备是否满足要求。文中在考虑钻柱刚度的基础上建立了定向井套管柱拉力扭矩模型，提出了套管柱强度校核方法。对大庆油田的一口定向井的套管柱进行了拉力、扭矩和强度分析。结果表明，该井套管具有足够的强度，可以实施上提、下放和旋转套管作业。     

高压实验套管应力分析与安全评定

本文以高压实验套管的设计为例,对高压容器设计中的选材、设计准则、强度计算等进行分析,并对该实验套管的结构进行了设计校核,保证了该产品的安全可靠。     

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.     

高压注水对砂岩层段套管的影响

通过对高压注水时砂岩的垂向形变特征和拉应力作用下套管强度性能的理论研究和计算，得出了高压注水对砂岩层段套管损坏的机理。以大庆榆树林油田砂岩段的套损情况为例，计算了注水压力、套管应力及套管强度之间的关系。     

采用随钻扩眼技术提高海相气藏盐岩夹层套管服役的安全性

随着以南方海相碳酸盐岩储层为主要勘探目标的中国石油工业二次创业的展开,气井服役套管全寿命期内的完整性管理必将成为长期、高效开采海相气藏资源过程中一个不可回避的难点。为此,基于四川盆地川东地区三叠系现场地质资料和岩心蠕变试验数据建立了套管、水泥环和盐岩夹层耦合三维力学模型,耦合应力场、温度场及非线性蠕变,研究了深部海相气藏盐岩夹层服役套管的安全性变化规律;提出了采用随钻扩眼技术提高海相气藏盐岩夹层服役套管安全性的新思路、基于附加载荷和等效抵抗强度的扩眼尺寸设计方法,以及海相气藏盐岩夹层服役套管剩余强度和剩余寿命的定量预测方法,研究了扩眼对套管服役安全性的影响情况。结果表明:(1)扩眼可增大服役套管的剩余强度,扩眼率40%时的完整套管剩余强度为无扩眼时的1.57倍,且在一定程度上能改善腐蚀套管应力集中的状况;(2)套管设计服役寿命越长,扩眼对提高服役套管安全性的贡献就越明显。该研究成果可为海相气藏井服役套管全寿命期内的完整性管理提供新的思路及定量决策依据。     

基于分项系数法的套管实用可靠度设计方法

针对套管服役过程中几何尺寸、力学性能和所承受荷载作用随机性和时变性的特点,结合ISO2394、EN1990、GB50153等国内外结构可靠度设计统一标准,提出了一种基于分项系数方法的套管可靠度设计的实用方法。该方法依据固井水泥环固结前后套管荷载组合形式的差异性和套管强度的折减,将套管整个服役过程分为钻完井阶段和生产阶段,分别建立了上述2个阶段的套管强度设计极限状态方程。考虑荷载和强度的变异系数对套管设计值的影响,采用可靠度理论分别计算套管荷载和强度的分项系数,实现了套管服役期间的可靠度定量表述,可以有效预测套管在整个服役期间的安全可靠性能。计算结果表明:管材强度变异系数对设计结果的影响要远大于荷载变异系数,在设计时应注意选择性质稳定、强度变异系数小的管材。通过与SY/T5724的设计结果相比较,基于分项系数法的分阶段强度可靠度设计方法可以满足工程套管强度的实际需要。     

套管强度余量试验研究

套管强度余量的研究,为经济、可靠地设计管柱提供了有力参考。为此,通过对近几年国产套管实物试验数据的统计,采用与API套管强度额定值相比较的方法,反映了套管实物存在强度余量。统计检验分析表明,国内主要套管生产厂的API套管强度性能趋于稳定并达到较高水平,存在高于API额定值的强度余量。对套管实物强度余量与API额定值强度比差的正态分布做了比较,分析了套管强度余量的主要影响因素——钢级和壁厚,为合理选择套管并发挥强度余量提供了依据。采用套管强度余量设计管柱时,应对该批套管进行全面的实物试验评价。     

螺旋布孔射孔对套管强度的影响

射孔是造成套管损坏的重要原因之一,建立了射孔套管的有限元力学模型,采用弹塑性有限元法,分别对螺旋布孔射孔套管采用不同的射孔孔径、射孔密度和射孔相位给套管强度造成的影响进行了模拟和分析.分析了不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数的变化规律.结果表明,射孔后套管的极限承载能力均有不同程度的下降,下降幅度与射孔密度有关,射孔后套管内的应力随射孔孔径、射孔密度和射孔相位的增加而增大,并使套管的抗拉、抗压强度降低.因此,在套管柱设计时应该考虑射孔的影响.最后,通过对几种布孔方案进行对比分析,找出了射孔套管的优选布孔方案.为射孔完井优选设计提供了合理的模型,为射孔段套管柱的合理设计提供了承载能力计算的可靠依据.     

渤海油田高温高压井套管优化设计

在海洋钻井作业过程中,套管强度对于钻完井作业安全及作业成本具有重要意义.文中介绍了高温对套管材料屈服强度、弹性模量及热膨胀系数的影响,建立了温度影响下的套管强度计算方法.以渤海油田探井BZ21-2-1井为例,对该井在不同深度的套管温度进行了预测.地质油藏部门预测BZ21-2-1并的井底温度将超过160℃.以此为基础,计...     

成本约束条件下的套管柱优化设计

传统的等安全系数法套管柱设计基本思路是“套管受到的载荷×安全系数小于或等于套管的强度”,其核心是强度安全原则,而较少考虑套管的成本。在现代钻井工程中,套管柱费用所占比例很高,所以研究既考虑强度又考虑成本的套管柱设计方法尤为重要。以传统套管柱设计力学模型为基础,结合线形规划理论,建立了成本约束条件下的套管柱设计的数学模型,并建立了图解法求解的步骤。实例验证表明,该设计方法具有求解简单、所设计的套管柱成本最低的特点。