地层测试管柱力学分析

地层测试是油气田勘探和开发的重要过程。在地层测试过程中,测试管柱在多种载荷作用下,形成复杂的应力和应变,有时会引起管柱的屈服破坏、断脱破坏或发生永久性的螺旋屈曲,造成较大的经济损失。根据地层测试作业过程,考虑井眼轨道、测试管柱的组成、井内流体的性能、管柱内外压强、管柱与井壁的摩擦系数、地温梯度、空气温度、油管温度、测试阀的类型、封隔器的类型、封隔器的活塞效应、管柱螺旋失稳效应等参数,建立了测试管柱在整个作业阶段的力学分析数学模型,并用差分法求解,给出沿整个管柱的拉力、扭矩、应力、安全系数、稳定性、伸长等参数。用Visual Basic 2008编制了计算软件,并进行了现场应用。     

高温高压深井天然气测试管柱力学分析

高温高压深井由于地层具有很大的不确定性,测试过程中油气产量、压力、温度等参数变化范围大,使得深井测试中易出现井下工具和管柱变形、断裂等问题。以测试井井筒压力、温度预测计算为基础,结合高温高压深井的特点,分析了压力、温度变化和流体流动引起的活塞效应、螺旋弯曲效应、鼓胀效应和温度效应对井下测试管柱受力和变形的影响,并建立了测试过程中井筒内温度、压力随井深变化的预测模型,编制了高温高压深井的测试管柱力学分析软件。该成果为高温高压深井测试管柱强度设计与校核、施工参数计算等提供了依据。     

川东北三高气井测试管柱力学研究

川东北海相碳酸岩气藏地质条件复杂,气井高温、高压、高产使测试管柱在整个测试过程中载荷和变形变化复杂,给完井测试工作的安全、高效开展带来了挑战。针对川东北三高气井测试管柱工作条件和测试作业的特点,考虑管柱组合、管柱载荷、高温高压等因素及屈曲状态、井口和封隔器约束的影响,并综合考虑管内外流体压力、黏滞摩擦、弯曲失稳后法向支反力及库仑摩擦力的影响,给出了井下管柱载荷、变形计算方法与公式。在此基础上,使用可视化Visual Basic语言编制了测试管柱力学分析软件,并使用软件对川东北元坝1井测试管柱进行力学分析,证明了软件和数学模型的科学性和实用性。     

测试—射孔联作管柱优化

以跃1-22井测试—射孔联作为例,分析了测试—射孔联作过程中测试管柱漏失的各种情况,针对性的提出了解决方案.在马海马107井进行MFE测试—射孔联作时应用调整后的管柱组合,取得了预期效果.     

气举测试管柱

在试油工艺中,普遍应用气举排液法。为了促进科学试油系统工程的开展和应用,发挥地层测试效果,本文介绍了一种新的地层测试管柱——气举测试管柱结构设计,测试原理及实例分析、使用操作,在应用扩展部份还介绍了几种不同用途的气举测试管柱。使用该测试管柱既能取得气举排液的效果,又能取得地层测试的效果。     

射孔与测试联作管柱可靠性评价

射孔测试联作被广泛应用于油气井的完井与试油评价，对测射联作管柱进行合理设计和可靠性评估是提高探井、评价井或复杂井完井测试成功率的重要保证。根据典型的射孔测试联作管串模型，采用故障树分析方法，建立了射孔测试联作管柱失效故障树和行为可靠性概率评价模型，采用定性方法确定最小割集，利用定量分析方法计算顶事件概率。通过实例分析，获得了管串总体可靠度以及部件的可靠度和相对重要度，发现通过并联一些关键部件可以明显提高整个系统的可靠度，而提高施工人员业务素质和严把产品质量关是提高系统可靠度的关键，其结果对于提高现场施工设计水平和作业成功率具有指导意义     

支撑式跨隔测试管柱力学分析及其应用

与传统的单封隔器管柱相比,支撑式跨隔测试管柱受力状况更加复杂,测试风险加大,常常失利。为了解支撑式跨隔测试失败的原因,为管柱组合及施工参数选择提供依据,根据支撑式跨隔测试的特点和传统管柱力学研究的不足,用微元体分析法和能量法对有限长跨隔段、支撑段管柱的屈曲行为重新进行分析,求得了有限长管柱的屈曲临界载荷和屈曲构型。分析表明,有限长管柱有3种屈曲构型:1个半波弯曲、2个半波弯曲和螺旋弯曲。据此,可以计算有限长管柱的附加弯矩及附加弯曲应力,校核其强度安全性;可以合理组合管柱、合理确定测试压差。当井径一定时,可以作出跨距-测试压差安全施工界限图。该研究指导了塔中和轮南地区若干口井的跨隔测试,测试成功且没有发生管柱、工具损坏事故。     

油气测试管柱力学分析与优化设计软件及应用

在油气井测试过程中,特别是高温高压气井、超深井、水平井的测试,测试管柱在轴向力、管内外压力、弯矩、扭矩及温度等因素的作用下,会形成复杂的应力和应变,有时会造成管柱断脱和屈服破坏。为此,开发了油气测试管柱力学分析与优化设计软件。该软件考虑井眼轨道、测试管柱结构、测试阀类型、井内外流体性能、管柱内外压力、管柱与井壁间的摩擦因数、管柱温度及地层温度,可计算出油气测试过程不同作业阶段管柱的受力状态,包含管柱的轴向拉力、扭矩、应力、安全系数、稳定性状态及伸长等参数,可以对多级管柱组合的各级长度进行优化。现场应用结果显示,软件的计算精度满足工程作业需要。     

射孔-测试联作管柱及工艺优化

随着射孔技术的不断发展,现有的射孔-测试联作管柱开始不能满足现场的射孔需求,出现封隔器不能满足负压要求、P-T封隔器胶皮损坏、传压管断裂等很多问题。通过对现场问题的分析和有针对性的管柱优化,提高射孔-测试管柱的安全可靠性,使此项工艺在新疆油田得到更广泛的推广应用。     

油管柱在套管中的屈曲行为试验研究

油管柱在套管中的屈曲行为对油气生产有重要影响。依据相似理论,采用1:10的比例尺以缩小的油管、套管模型进行了3组试验,安装分别为:①油管和套管上下同心; ②油管上部偏心2.5 mm; ③油管上下都朝同一个方向偏心2.5 mm。每次试验时都在油管的一端连续施加轴向载荷,测试油管另一端的轴向载荷。分析不同条件下摩擦力的变化,研究结果表明:管柱受压屈曲会导致摩擦力增大; 管柱相对套管的偏心对轴向力的分布影响很小; 证明了管柱力学分析理论中轴向力计算时油管与套管同心的假设是合理的。     

套管柱在高压工艺条件下的受力及保护浅析

分析了套管柱在高压工艺条件下的受力状况，并给出了计算公式。实施压裂、酸化或注水而形成的高压差和高温差，会使井口处套管和水泥面处套管的受力发生突变。在采用环室或光油管压裂、酸化或注水时，套管处于直接承压状态，其中井口处套管受压力效应、温度效应和重力的综合影响；水泥面处套管则受到附加轴向载荷的作用。通过实际井例进行了计算和验证。在此基础上，提出了采用封隔器管柱保护套管的途径。此外，还对封隔器管柱作了受力分析。     

完井管柱力学分析及工程应用

分析了完井及其管柱的特点,综合考虑井身结构、管柱结构、工作载荷、高温高压及联作等因素,给出了管柱屈曲临界载荷;综合考虑管柱屈曲状态、弯曲摩阻、井口设备、井底封隔器对管柱轴向力与变形的相互影响,给出了管柱载荷、变形、应力计算公式。结合现场实践,得到了完井管柱力学分析方法,据此进行管柱下深、载荷、强度、轴向变形等必要的计算,可得到实用的结论与可操作的建议。     

射孔测试联作管柱受力分析及井下仪器保护技术

结合现场实际,对射孔测试联作施工管柱进行了力学分析,重点分析了高压和射孔枪振动对管柱的影响,指出射孔瞬间在封隔段形成的高压是引起管柱振动的一种主要影响因素,提出管柱的减振方法。指出高压也是压力计损坏的主要因素。在此基础上,设计了管柱结构、井下仪器保护装置,提高了射孔测试联作成功率。     

井下管柱状态测试短节的机械结构设计

为深入了解高压分层挤注过程中，井下液体温度、压力以及管柱承受的轴向力和伸缩蠕动等状态参数，研制了井下管柱状态检测系统。介绍了该系统的基本功能，着重分析了井下测试短节的机械结构及布局，总结了井下管柱的内外筒强度设计及棱核方法；简要介绍了应变片贴片处弹性体的设计原则，并指出了高温高压条件下如何分析评价弹性体的结构强度和应力水平，以及热应力、流体压力对拉压力测量的影响；提出了摆动式机械接触滚轮测量管柱蠕动位移的方法，论述了位移测试组件的基本原理及结构。     

高温高压高含CO2气藏试气井下管柱力学研究

吉林油田松辽盆地南部长岭断陷深层火山岩气藏地质条件复杂,气井高温、高压、高产、高含CO2,给经济、安全的试气工艺带来了挑战。针对吉林油田深井试气管柱结构、试气作业的特点,考虑内外压力对管柱稳定性的影响及深井高速气流的作用,并综合考虑管内外流体压力、黏滞摩擦、弯曲失稳后法向支反力及库仑摩擦力的影响,建立了管柱失稳变形的微分方程,以此分析了管柱弯曲失稳的临界栽荷和管柱在井下的栽荷、应力及变形情况,用可视化Visual Basic语言编制了井下管柱力学计算软件,并分析了在长深×井试气工作中的应用情况。所建立的模型和编制的软件对将来类似井作业具有实际的指导和借鉴意义。     

注水井管柱工况在分层测试成果上的响应

水驱开发油田,由于地层的非均质性一般要分层注水开采．而注水井分展注水管柱是否正常工作,直接影响分层水量的合理调配及油田整体开发效果．本文从油田生产实际出发,提出利用注水井分展测试成果识别井下管柱工况的简便方法,旨在为油田分理开发提供一定依据．     

一趟管柱多层测试新技术在渤海油田的应用

同一口井有多个测试层位时，需要多次起下管柱，占用大量作业时间。为提高作业实效，渤海油田在QHD34－6－4井尝试利用一趟管柱对两个层段进行三次测试并获得成功。通过对该项新技术的工艺原理、特点及施工过程的介绍，说明采用一趟管柱进行多层测试作业，可以缩短测试作业周期，节省大量操作费用。