出砂井套管损坏机理及预防措施研究

在油田开发中,采油套管损坏造成了巨额的经济损失。套管损坏是由许多因素造成的,其中油层 出砂因素不容忽视。通过分析辽河油田特种油开发公司的油井出砂情况及套管损坏规律,总结出了出砂 井中套管损坏的原因,包括套管压缩、屈曲、剪切、弯曲、挤毁破坏等机理,然后提出了一些有效的减 缓套管损坏速度、延长油水井寿命的措施和建议。     

出砂因素对采油井套管损坏力学分析

以东濮凹陷WZ油田井况调查套管损坏资料为依据，分析说明地层出砂是引起套管损坏的主要原因。在对出砂油井套管损坏形态、层位与射孔状况、岩石性质等因素进行综合分析基础上，对疏松砂岩出砂、上覆岩层坍塌等主要方面导致的套管受力变形进行研究，为探讨疏松砂岩地层套管的损坏机理及防治措施提供依据。     

出砂因素对采油井套管损坏力学分析

以东濮凹陷WZ油田井况调查套管损坏资料为依据,分析说明地层出砂是引起套管损坏的主要原因。在对出砂油井套管损坏形态、层位与射孔状况、岩石性质等因素进行综合分析基础上,对疏松砂岩出砂、上覆岩层坍塌等主要方面导致的套管受力变形进行研究,为探讨疏松砂岩地层套管的损坏机理及防治措施提供依据。     

地层出砂及射孔对套管屈曲损坏的影响分析

油藏出砂后,上覆地层重力转移到套管轴向上,当轴向载荷超过套管临界屈曲载荷后,套管发生屈曲损坏。建立了考虑射孔的套管屈曲损坏有限元力学模型,旨在探讨射孔参数对出砂引起套管临界屈曲载荷的影响,从而确定合理的射孔参数,提高套管临界屈曲载荷,为预防出砂引起的套管屈曲损坏提供理论支撑。计算结果表明,在出砂严重的地层,应选择合理的射孔孔密和相位,避免选用相位180°射孔。如果出于产能考虑,必须要采用180°相位射孔,射孔孔密严禁超过44孔/m。当射孔密度大于22孔/m时,应选择90°相位射孔。     

热采井出砂套管损坏机理的有限元分析

热采井出砂套管损坏机理已成为桐油热采生产中迫切需要解决的问题。油层大量出砂造成的空洞、塌陷等引发套管弯曲，局部热应力集中，使套管应力增加而损坏。文章采用三维有限元法，对辽河油田杜84段二区内的若干口井，按照出砂量的不同进行数值计算．得到了热采井套管、水泥环、射孔与油层的应力场分布规律及套管的应力与出砂量的变化关系，并得出了热采出砂井套管损坏的机理。     

松软地层套管损坏的影响因素研究

建立松软出砂地层中套管的三维有限元力学模型，分析出砂段高度、套管内压以及垂向地应力对套管受力的影响。分析结果表明，出砂段的存在大大增加了套管损坏的危险性；出砂套管损坏的危险程度与出砂段高度呈抛物线关系；最大当量应力与内压的关系基本为双段线性；垂向地应力对套管应力大小影响很大。防止和减少出砂地层套管损坏的措施，除采用合理的防砂工具、选用高强度套管外，还应使出砂段高度避免接近临界出砂段高度，并且尽量使套管内压力接近临界内压。图6参8     

出砂套管受力有限元分析

油气井开采过程中.生产层段由于出砂将在套管外部附近形成空洞,破坏了套管的受力环境,套管外部失去支撑.由于上覆地层压力的作用,使套管在轴向压力作用下产生屈曲变形.本文用弹塑性有限元法建立了出砂段套管屈曲变形的有限元力学模型.根据此模型,分析了某出砂引起套损后,套管的形态;特定上覆层栽荷下,发生屈曲的自由套管段长度.这些结...     

出砂地层套管临界内压研究

建立了松软出砂地层中套管的三维有限元力学模型．分析了出砂段高度、套管内压对套管受力的影响。分析结果表明．出砂段的存在大大增加了套管损坏的危险性;出砂套管损坏的危险程度与出砂段高度呈抛物线关系;最大当量应力与内压的关系基本上为双段线性。防止和减少出砂地层套管损坏的措施．除采用合理的防砂工具．选用高强度套管外;应使出砂段高度避免接近临界出砂段高度;尽量使套管内压力接近临界内压;并且提出了设想的滑动式套管结构。     

油层套管损坏的前兆特征

本文系统地总结了注水开发砂岩油田油层套管损坏的前兆特征,并认为这些特征是具有昔遍性的。本文意在提醒人们重视套管损坏“前兆”的观察与分析,进而及时做工作,使套管损坏速度减缓到最小。     

陇东地区生产套管腐蚀现状调查分析

通过对长度石油勘探局陇东地区油水井生产套管的综合调查,就陇东地区套管腐蚀问题从固井、套管材质、地层岩性、水质等方面进行了比较全面的统计分析。认为长庆油田陇东地区油水井生产套管的腐蚀严重度,与油水井所在地区有很大的关系,区域性水质的差异,使得不同地区与油田的套管腐蚀严重存在在较大的差别。提高固井质量,选择合适的套管是解决生产套管腐蚀的行之有效的办法之一。     

油水井套管损坏的地质条件研究

本文从岩性、物性、岩石力学性质分析影响套管损坏的因素,确定出地层薄弱环节,找出损坏套管的“危险段”。提出防止套管损坏的措施。     

力边界法向量在套管应力数值分析中的应用

传统法向量求解方法仅适用于简单几何边界问题。国际上大型有限元软件（如 ABAQUS）虽然能给出一般边界法向量，但非专业人员无法了解其内核理论。因此，深入研究任意边界法向量数值理论十分必要。等参元边界法向量的数值计算方法，是基于石油套管复杂力边界法向量理论研究和工程需要提出的。自然坐标和物理坐标之间映射关系的建立，便于应用等参单元对任意几何形状求解域进行有限元离散。依此将多元函数微分方程求解方法与有限元等参变换方法相结合，建立起等参元边界法向量数学计算模型，并编制出相应的计算软件。该理论的应用，能够更加准确模拟石油套管管内流体、地层蠕变等复杂地质条件下，套管壁上的力边界法向量问题。从而能彻底解决复杂套管力边界法向量问题；能够提高套管强度计算精度、优化套管设计程序。所得等参元力边界法向量数值理论及计算软件，普遍适用于一般边界法向量问题。算例给出两类力边界法向量数值方法，套管外壁法向量数值解与解析解对比分析表明，该方法简单，精度高。     

非均匀载荷下套管强度的计算

在建立了泥岩蠕变非均匀外载模型基础上,提出了一种对泥岩蠕变引起的椭圆形非均匀外载下套管应力和强度的计算方法。在非均匀载荷下,套管所能承受的最大载荷迅速降低。当内压为0.1MPa时,套管的临界载荷平均约为均载情况下的11%.大庆榆树林油田泥岩段的套损分析表明高压注入水沿垂直裂缝进入泥岩层,引起泥岩层吸水蠕变,使得所用J-55套管难以承受较大的非均匀挤压力,导致套管损环。建议在易发生泥岩蠕变井段,应采用P-110型套管以确保井筒安全。     

泥岩蠕变导致套管变形损坏机理分析

油田注水开发以后，泥岩吸水蠕变使非均匀地应力作用于水泥环和套管，通过对泥岩吸水蠕变以后，在远场地应力作用下，对水泥环与地层接触的第二界面和水泥环与套管接触的第一界面压力的数值仿真分析，提出了泥岩吸水蠕变诱发地应力在井眼周围产生应力集中，迫使水泥环和套管在最大水平地应力方向产生椭圆形缩径变形，是造成套管变形损坏的直接原因，而且水泥环与套管接触的第一界面的椭圆形外压力分布规律与水平地应力方向、套管变形趋势相反，说明水泥环在套管抵抗非均布外载中起到改变受力边界条件的作用。     

气侵期间套压的控制作用分析

以环空气液两相流动为理论基础,建立了井筒气侵流动计算模型,同时给出了计算模型的数值求解方法。通过研究不同气体侵入速度和井口工作套压对侵入气体体积和井底压力的影响作用,分析了发现溢流后,在井口加压的控制作用,提出了在循环钻进时维持一定的井口工作压力,发现溢流后提高井口压力的控制方法。这种作业方式能够有效的减缓气体的侵入、已侵气体对井眼的影响作用,控制气侵流体在井眼中的膨胀运移,降低井控作业的风险。     

套损套变井加固补贴工艺

针对目前套管加固补贴工艺存在的密封性差、工艺复杂、施工强度大等问题,研制了水力机械式加固补贴工具.该工具由液压机构、加固补贴机构和丢手机构3部分组成,密封结构中采用了倒齿结构,因而密封可靠.工具操作简单,补贴后内通径较大.试验表明补贴完成后套管耐压能力及锚定力均可满足现场应用条件.     

多臂井径测井技术在油田套损检测领域的应用

本文通过研究表明,多臂井径测井资料尤其是独立臂测量井径测井资料,可以确定套损点主剪切面,精确识别套损地质层位,为套损机理研究提供依据;可以判定套损点或套损段的具体形态,如剪切形态、弯曲形态、缩径形态等,为准确制订大修措施提供依据。实际证明,多臂井径测井技术在油田套损防治领域作用重大、前景广阔。     

超深井套管三维弹塑性ABAQUS有限元分析

针对一个井深为7500 m的竖直油井套管地层中有若干段蠕变严重的盐岩层，在固井后，由于盐岩层蠕变对套管产生的压力引起套管产生过量塑性变形，进而被挤毁。工程单位要求对原设计方案进行三维有限元模拟验算，并要求依据所拥有的资料提出新的设计建议。为此，应用ABAQUS有限元软件对原设计方案进行了三维弹塑性数值分析，进一步对壁厚增加以后的套管进行了弹塑性数值模拟分析。计算内容有：①原设计外径为0.34 m、内径为0.31 m的套管在内外液体压力以及对称的15°扇形区盐岩压力作用下的三维弹塑性分析；②新设计建议外径为0.35 m、内径为0.315 m的套管在内外液体压力和非对称的15°扇形区盐岩压力作用下的三维弹塑性分析；③将上述②的模型所处位置深度增加，即平移使其顶部深度达到6500 m时套管的三维弹塑性分析。结果表明，原设计套管厚度不能承受盐岩层所产生的较大压力梯度，而壁厚增加以后的套管设计承载能力能够满足工作环境要求。