分支井连接井段井眼力学特性的有限元分析

针对分支井分支处连接段井壁力学特性，首次研究了分支连接处的应力分布规律，应用有限元法模拟了造斜半径和造斜方位对连接段井壁应力分布分支处的造斜半径、分支井开窗方向和地层最大(小)水平主应力方向之间的夹角对分支连接处应力和岩石破坏的影响，建立了分支井连接井段的几何模型和有限元分析模型。重点研究了两个井眼之间的破坏深度和宽度与方位夹角和造斜半径之间的规律，得出在只考虑钻分支连接段-稳定段时分支最优钻进的方位是沿着最大水平主应力方向。这些研究结果已在钻井设计中得到应用。     

多分支井连接段有限元流固耦合建模与分析

侧钻分支井会对原有地层应力造成扰动,改变2个分支之间连接段的应力分布。以岩石力学为基础,考虑了各向异性的地层应力以及稳态达西渗流的影响,建立了连接段的流固耦合模型。通过对所建模型的计算得出侧钻扰动后连接段附近的应力、位移和渗流场分布规律;采用摩尔-库仑准则图形化了连接段井壁的破坏情况,并且分析了模型中各种几何参数对连接段井壁稳定性的影响。分析结果表明,由所建模型得出的井壁破坏图可以正确地预测井眼周围哪些区域会出现井壁失稳现象;改变分支井眼直径对改善分支井连接段的应力集中作用不大,对连接段的力学稳定性影响很小。     

渤海油田科学探索井井壁稳定性预测技术

渤海油田科学探索井设计井深5355m。是目前渤海湾最深的一口预探井。地质油藏部门预测该井井底温度将超过160℃,地层压力系数最高可迭1．65。该井是目前渤海地区最深的一口真正意义上的高温高压井,钻前对井壁稳定性的预测能够保证该井成功钻达目的层。通过分析邻近区块已钻井资料,得出该井在钻井过程中不同层位可能出现的复杂情况;由地应力和构造地质运动的关系,确定了3个主应力的相对大小关系,通过对邻近区块地应力方向的研究,确定了该井最大水平主应力的方向。将取自邻近区块上部井段的岩心经钻井液浸泡后进行力学性能测试。分析了钻井液失水对井眼稳定性产生的影响。研究结果对于该井现场作业具有一定的指导意义。     

基于ABAQUS的径向井井壁稳定性分析

基于岩石力学相关理论,依据Mohr-Coulomb准则,建立了多分支径向井井壁稳定力学模型,并采用有限元数值模拟方法对力学模型进行了验证,结果表明该模型具有较高的准确度。基于ABAQUS有限元数值模拟,依次研究径向井方位角、地层最大主应力与最小主应力压差(地应力差)、弹性模量、泊松比、径向井孔径等因素对三分支径向井井壁稳定性的影响。研究结果表明:多分支径向井井壁稳定性受地应力差和径向井孔径的影响较大;径向井眼的跟端和中段易存在明显的应力集中,是井眼防塌的关键区域;径向井方位角、弹性模量和泊松比对径向井井壁稳定性的影响较小,在一定范围内径向井井壁处于力学稳定状态。     

井壁稳定技术及其在分支井完井中的应用

通过对增稠剂体系，延迟交联系统、破胶系统的研究，确定了井壁稳定液室内配方，并对井壁稳定体系进行了性能评价，开展了现场应用工艺研究，室内研究证明，该井壁稳定技术延迟交联温度可控制在30～60℃，延迟交联时间可控制，耐温可达130℃，该技术可有效地防止井壁坍塌，明显降低洗井液用量，减少滤失，且对地层伤害小。该技术在梁46-支平1井上进行了现场应用，获得了良好的应用效果和经济效益。     

多分支井连接井段的井眼稳定性

采用分支井技术能更加有效地开采油气藏 ,这已引起石油工业界的高度关注。但同时该技术也面临着一些新的挑战 ,分支井的井眼连接井段失效是一个严重问题 ,会导致井眼报废。为了保证分支井钻井和完井作业的成功进行 ,必须保持井眼的稳定性。给出了评价分支井井眼稳定性的分析模型 ,该模型考虑了分支井井眼的几何形状因素。依据井眼不同的几何形状 ,将分支井的井眼连接井段分为圆形井眼、卵椭圆形井眼和双毗邻井眼。得到的一个主要结论是井眼的几何圆度越差 ,其井眼稳定性也越差。与井眼连接井段的上部和下部井段相比 ,该连接井段本身的井眼稳定性较差。还对地层破裂压力和地层坍塌压力进行了分析 ,最后通过一个油田示例介绍了这些模型的具体应用。     

阿曼Daleel油田分支井钻井液技术研究

对Daleel油田作业5区三分支水平井DL-59井井下复杂情况分析,室内测定了引起复杂情况的Nahr Umr泥页岩地层的矿物组分和粘土矿物含量,优选了适应在该泥页岩地层215.9 mm造斜井段的钻井液配方中的各种处理剂,最后研制出钻井液配方,通过DL-73井应用后,取得了良好的防塌效果.     

井壁不稳定问题的力学分析

井壁稳定性的预测与研究是钻探项目实施过程中不可缺少的环节。通过对井壁不稳定问题的力学机理的探讨与分析，提出了建立盆地内各地区或各构造的地应力剖面的基本原理和方法，由此进一步提出了根据地应力参数计算钻井过程中防止井壁岩坍塌的当量钻井液密度和防止地层破裂的当量钻井液密度的方法。根据这些方法建立相应的地层压力剖面，指导钻井工种的设计和施工。最后还对几种特殊地层的井壁稳定性做了简要分析，并提出了合理化建议。     

大斜度井水平井井壁力学稳定性技术现状

井壁不稳定是大斜度井和水平井钻井中必须考虑的问题，文中从力学方面对井壁稳定性技术现状进行了回顾，主要包括岩石破坏形式、井壁周围应力状态方程、岩石强度准则、岩石破坏模式和方法等几个方面。介绍了井壁力学稳定理论的现场应用方法和应用情况。     

元坝地应力方向与水平井井壁稳定性关系分析

利用地层倾角测井资料分析了元坝地区地应力方向,该区地应力方向为近东西向;在此基础上,分析了地应力方向与水平井井壁稳定性的关系,研究表明水平段方位沿着水平最大地应力方向,坍塌压力达到最低、破裂压力较高,井壁稳定性好。     

缅甸D区块井壁稳定性周期浅析

缅甸D区块属于山前高陡构造,地质情况极为复杂。在已完钻井中遇到了严重漏失、井壁坍塌、地层高压且钻遇多套压力系统等问题,给钻井作业带来了很大的挑战。文章结合已钻井的具体情况,对采集到的岩屑、岩心进行了室内实验分析,并利用岩石力学相关理论,对泥页岩吸水量随时间变化以及岩石强度在钻井液浸泡下的变化规律进行了分析,建立了渗流压力和附加应力场模型,得出了井壁稳定性周期的估算值,为今后该地区钻井作业过程中优化钻井设计和安全钻井提供了理论依据。     

径向孔眼辅助压裂裂缝形态

为研究不同径向孔眼参数对裂缝形态的影响规律,基于地层流-固耦合方程,应用ABAQUS有限元软件,利用最大拉应力准则判断裂缝起裂位置并预测裂缝扩展形态,最后通过大型真三维物模实验验证数模结果。结果表明:在径向孔眼内水力加压会改变原始地应力分布并形成干扰应力场;裂缝面由孔眼起裂并以缝高增长的方式扩展,当缝高增长超出干扰应力场后受水平地应力差影响转向;当同一水平面孔眼数量大于4时,干扰应力场即可互相连结成新的应力场;当以x、y轴均对称方式钻孔会形成形态复杂的多裂缝。径向孔眼对压裂裂缝具有引导能力,多径向孔眼具备构造复杂多裂缝的能力,利用径向孔眼对压裂裂缝的影响特性可有效提高传统压裂技术的改造效果,提高产能。     

海洋平台管节点有限元分析中的若干问题研究

就海洋平台管节点有限元分析中的模型建立、网格划分、边界处理等若干问题进行了研究，得出有参考价值的结论。     

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在气井的日常管理及气井设计、动态分析中,井筒压力、温度分布是两个重要的参数。文章克服了以往文献在压力、温度计算上的不足,综合考虑了压力、温度之间的相互影响,建立了气井井筒压力、温度耦合分析模型。该模型包括压力计算模型和温度计算模型,在压力计算模型中考虑了动能变化的影响,在建立温度分布模型时,假设井筒中的传热为稳态传热,井筒周围地层中的传热为非稳态传热,并考虑了摩擦生热对井筒温度分布的影响。在求解压力、温度分布之前,先将井筒分成若干段,然后求出相应段的物性参数。然而这些参数又是压力、温度的函数,而此时压力和温度却又是计算中需要求的未知数,由此可见压力和温度之间相互耦合,需采用迭代法求解,给出了进行迭代运算时计算温度初始值的方法。最后用四川气田６ 口井的实测数据进行了验证,算例表明本模型计算方法简单,使用十分方便,且具有较高的精度,用于生产井及测试井井筒压力、温度分布的分析与计算,能够满足工程要求。     

T型薄壁管节点应力集中系数有限元分析

通过有限元的方法,分析了T型薄壁管节点受平面内弯矩作用下的疲劳行为,得到了应力最大值的位置和拟合出用于预测T型薄壁管节点受平面内弯矩作用下的应力集中系数的参数公式。     

套管磨损后剩余抗挤强度的数值分析

假设套管内壁的磨损缺陷为圆弧,并视为平面问题,采用平面8结点等参元,分别按平面应力和平面应变问题,分析其抗挤强度。按平面应力分析时,得到的抗挤强度数值结果比根据最小壁厚从API标准(API Bul 5C2)中查得的数据还要小。在这两种情况下,抗挤强度都随磨损缺陷深度的增加和半径的减小而降低,而平面应变分析得到的抗挤强度数值结果比平面应力分析得到的结果要高。为了评价平面分析的精度,又假设套管的磨损缺陷为圆柱面加两个球面或椭球面,采用空间20结点等参元进行分析,结果表明:当套管无缺陷部分的长度保持不变时,其抗挤强度随缺陷长度的增加而降低并趋向一个下限值;当套管含缺陷部分的长度保持不变时,其抗挤强度随套管长度的增加而增加并趋向一个上限值;当缺陷较长时,空间数值分析结果与平面数值分析结果相近;当无缺陷部分的长度较长时,若其它条件不变,则缺陷端部为球面所得的结果与缺陷端部为椭球面所得的结果几乎没有差别;端部在轴向施加固定约束所得的抗挤强度比端部自由时要大。     

加氢反应器上半部应力分析与强度评定

利用ANSYS有限元分析计算软件以某一在役加氢反应器的上半部为研究对象进行了热应力分析、机械应力分析、热应力加机械应力分析,得到了应力分布图;对应力分析结果进行了应力强度评定.结果表明:加氢反应器上半部的应力强度符合我国相关标准规定;从各个截面应力强度评定的结果知,各截面的应力强度都不是很大,原设计偏于保守.     

中短半径水平井弯曲井段套管受力分析

套管柱在高井眼曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形，有可能导致强度破坏和变形失稳。为了研究套管在弯曲载荷作用下的应力分布及变形情况，采用三维实体单元，运用有限元方法建立了中短半径水平井弯曲井段套管的计算模型，分析了三种不同外径尺寸的套管在一定围压和不同弯曲载荷作用下的最大径向变形量和最大等效应力值，并分析其随井眼曲率的变化规律。计算表明，井眼曲率增大，弯曲井段套管的径向变形和应力也随之增大；同一井眼曲率下，外径较大的套管，径向变形和应力也较大。通过研究，对高井眼曲率下中短半径水平井弯曲井段套管柱强度设计提供了理论依据。