嵌入非线性黏弹性材料弹性尖楔尖端的应力、应变场

套管损坏是石油工程研究中的重要问题之一,引起套管损坏发生的主要原因是在采油过程中油藏结构变化改变了原地应力场的分布以及不同岩层间界面的相对滑动.建立了以油藏隆起为尖楔嵌入非线性黏弹性材料的界面断裂力学模型.在平面应变条件下,通过奇异量级分析、运动方程和协调方程,推导出在尖楔尖端的非线性黏弹性材料中的控制方程.根据问题的边界条件和连续条件,通过数值计算得到了尖楔尖端连续的分离变量形式的应力、应变和位移场.数值计算表明,尖楔尖端场分布主要受材料的力学特性、地层倾角和摩擦系数的影响.模型阐明了套管剪切损坏力学机理,研究的结果为解决套管损坏问题提供了理论上的参考依据.     

双材料界面I型裂纹尖端的弹粘塑性场

考虑裂纹尖端的奇异性,建立了双材料界面准静态扩展裂纹尖端的弹粘塑性控制方程.引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件,对刚性-弹粘塑性I型界面裂纹进行了数值分析,求得了界面裂纹尖端应力应变场,并讨论了界面裂纹尖端场随各影响参数的变化规律.计算结果表明,粘性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素,界面裂纹尖端为弹粘性场,其场受材料的粘性系数和奇异性指数控制.     

双材料界面Ⅰ型裂纹尖端的弹粘塑性场

考虑裂纹尖端的奇异性,建立了双材料界面准静态扩展裂纹尖端的弹粘塑性控制方程.引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件,对刚性-弹粘塑性Ⅰ型界面裂纹进行了数值分析,求得了界面裂纹尖端应力应变场,并讨论了界面裂纹尖端场随各影响参数的变化规律.计算结果表明,粘性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素,界面裂纹尖端为弹粘性场,其场受材料的粘性系数和奇异性指数控制.     

双材料界面Ⅱ型扩展裂纹尖端的弹粘塑性场

双材料界面中材料粘性效应的存在,粘性效应对界面裂纹尖端场的分布和对界面本身性能的变化起着重要的影响.考虑裂纹尖端的奇异性,建立了双材料界面扩展裂纹尖端的弹粘塑性控制方程.引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件,对刚性——弹粘塑性界面Ⅱ型界面裂纹进行了数值分析,求得了界面裂纹尖端应力应变场,并讨论了界面裂纹尖端场随各影响参数的变化规律.计算结果表明,粘性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素,界面裂纹尖端为弹粘性场,其场受材料的粘性系数、马赫数和奇异性指数控制.     

双材料支承的Winkler梁的变形分析

根据大庆油田现场的调查，泥岩层吸水蠕变，地层滑动是引起套管损坏的重要原因之一，因而，提出了并体的“分段连续支承梁模型”，通过对该模型的计算与分析，研究了泥岩层的支承刚度的减小对地层界面处的载荷分配比例以及井体变形与内力分布的影响，分析结果表明，随着泥岩层水量增加，支承刚度的减小，套管的变形增在从而造成套管的破坏，这为解决套管损坏问题提供了理论上的参考依据。     

刚性-黏弹性材料界面Ⅱ型动态扩展裂纹的尖端场

裂纹尖端渐近场的研究是断裂力学研究的重要课题之一．为了研究黏性效应作用下的界面动态扩展裂纹尖端渐近场,建立了刚性-粘弹性材料界面Ⅱ型动态扩展裂纹的力学模型;在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂纹尖端场中占主导地位,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε）∝ -1/r(n-1)．结合运动和协调方程,推导出黏弹性材料动态扩展裂尖场的控制方程．根据问题的边界条件和连续条件,通过数值计算,得到了裂纹尖端连续的分离变量形式的应力、应变和位移场．数值计算表明,裂纹尖端场主要受材料的蠕变指数n和马赫数M的控制,这为解决工程实践中所遇到的相应的问题和建立材料的破坏准则提供理论参考．     

基于裂纹界面摩擦滑动演化的岩石断裂研究

为了研究压剪应力共同作用下岩石裂纹变形演化机制,开展了压剪作用下含裂纹岩石断裂实验研究,采用数字散斑相关方法作为观测手段,获得了加载过程中岩石表面位移场演化、裂纹界面摩擦滑动演化、裂纹尖端应力强度因子等与岩石断裂扩展对应关系.结果表明:随着岩石表面位移场的演化,裂纹尖端阻碍了位移传递,形成了压应变集中区.随着剪力增加,裂纹上下界面滑动位移经历了无滑移、单调增加和波动增加3个阶段.裂纹扩展及尖端应力分布与裂纹界面摩擦滑动状态密切相关,当裂纹界面处于静摩擦状态时,裂纹尖端应力强度因子变化较小;当裂纹界面处于滑动状态时,裂纹尖端应力强度因子随着裂纹界面局部滑动呈波动增加.     

正交异性双材料反平面界面裂纹分析

研究了正交异性双材料反平面界面裂纹问题。采用复合材料断裂复变方法,构造了特殊应力函数,通过求解一类偏微分方程组边界问题,推导出界面裂纹尖端附近的应力场、位移场及应力强度因子的表达式,确定了裂纹尖端应力场的奇异性,结果现实裂尖附近应力具有r^-1/2的奇异性,但没有振荡性。     

幂硬化粘塑性材料动态扩展裂纹尖端的渐近解

采用弹性-粘塑性本构模型,对幂硬化粘塑性介质中反平面剪切动态扩展裂纹尖端的应力、应变场进行了渐近分析,给出了反平面剪切动态扩展裂纹尖端场的渐近方程.分析结果表明,在裂纹尖端应力具有(In(R/r))~(1/(n-1))的奇异性,应变具有(In(R/r))~(n/(n-1))的奇异性.从而本文揭示了幂硬化粘塑性材料反平面剪切动态扩展裂纹尖端场的渐近行为.     

应变损伤材料Ⅲ型动态扩展裂纹尖端的弹塑性场

采用应变损伤模型,对应变损伤材料Ⅲ型动态扩展裂纹尖端的弹塑性场进行了研究。在假定材料服从J_2流动理论的前提下,应用应变弱化形式给出了近似损伤结果,推导了反平面剪切情况下的本构方程,并且给出了Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场的渐近方程。分析结果表明,在裂纹尖端,应变具有(1n R/r)~δ奇异性,应力具有(1n R/r)~(-nδ)奇异性。从而揭示了应变损伤材料Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场的渐近行为。     

Investigation of rock salt layer creep and its effects on casing collapse

Casing collapse is one of the costly incidents in the oil industry. In the oil fields of southwest Iran, most casing collapses have occurred in Gachsaran formation, and the halite rock salt layer in this formation may be the main cause for these incidents because of its peculiar creep behavior. In this research, triaxial creep experiments have been conducted on Gachsaran salt samples under various temperatures and differential stresses. The main purpose was to determine the creep characteristics of Gachsaran rock salt,and to examine the role of creep in several casing collapses that occurred in this formation. Results indicated that the halite rock salt of Gachsaran formation basically obeys the power law; however, its creep parameters are quite different from other halite rocks elsewhere. The time-dependent creep of Gachsaran rock salt exhibits strong sensitivity to temperature change; however, its sensitivity to variation of differential stress is rather low. The numerical simulation of the rock salt creep in a real oil well demonstrated the importance of creep and reservoir conditions on the safety factor of the tubing related to casing collapse.     

套管变形的弹塑性有限元分析

在考虑油田注水因素产生的压力变动及不均匀性因素的基础上，通过建立存在上下油层压力差以及两向地应力差的带有射孔的套管受力模型，采用有限元方法研究了地下一段套管的损坏变形情况．分析结果表明，随着各种外载的逐渐增加，套管水平截面逐渐由圆形变成椭圆形，在最大地应力处套管有凹入，在最小地应力处套管有凸出．有关结果将对套管损坏的进一步研究与防治具有一定的理论意义。     

浅析油水井管套损坏的原因与对策

油页岩和页岩的水侵是套管发生破损的重要原因,此外,油层出砂、热采、超高压压裂、套管质量问题及套管腐蚀也会导致套管破损。要预防套管破损应采取以下措施:1)提高油水井的水泥返高;2)提高套管设计强度;3)提高固井质量;4)使用套管扶正器;5)提高套管的密封效果;6)优化井眼轨迹;7)减少断层运移对套管的损坏;8)优化注水。     

胡状油田套管损坏防治研究

油田开发的后期，井况恶化严重制约着油田开发水平．通过对胡状集主力区块胡五块套损井进行分析研究，提出的防治对策，为非均质复杂断块油田延长和治理井况恶化提出解决方法。该技术思路和方法对于同类复杂断块油田治理井况恶化、延长油水井使用寿命有很好的指导意义。     

江汉油田取换套管修井技术应用发展

江汉油田进入开发中后期,油水井套管损坏严重。研究总结出套铣、取套、套管回接等系列工艺技术,收到了较好的应用效果:截止2009年2月,江汉油区累计增油23099.9t,增注79688m3。取套换套井充分利用原井井眼,节约了部分套管和地面管网建设费用的要求,经修复的油水井完善了井网调整,可以满足油田开发后期的油区调整计划;取出的套管为江汉油区套管损坏原因分析提供了具体实特,为套管防护方案的采取提供了依据。     

套管的失效分析

通过收集石油管理现场失效数据资料,以套管失效为顶事件建立了石油套管的故障树,该故障共考虑了４７个不同的基本事件。通过对套管故障树的分析,得到了套管失效故障树的一阶最小割集２７个,二阶最小割集２９个,四阶最小割集１个,确立了套管的主要失效形式为潜在损坏、套管挤毁、套管断裂及严重腐蚀,并提出了提高套管可靠性的措施。     

Rock bending creep and disturbance effects

The bending creep and its disturbance effects of red sandstone rock beam and oil shale rock beam were studied by adopting the self-developed gravitation level style rock creep test machine and bending creep test system,and the constitutive equations were established.It is found that fracture morphology of rock beams under no disturbance load is regular,cracking position of fractures is on part of loading concentration,the crack starts from a neutral plane.However,fracture morphology of rock beams under disturbance load is irregular,cracking position of fractures deviates from a neutral plane.Delayed instability of rock beam occurs for some time under constant disturbance load.When disturbance load is beyond a certain range,suddenly instability of occurs rock beam in a certain time.The results show that there is a guiding significance for creep stability in the geotechnical engineering fields.     

热采井套管损坏力学机理分析

热力法采油是提高稠油采收率的最重要方法.实践表明,稠油热采对井套管损坏十分严重.根据弹性力学厚壁圆筒理论,建立了套管应力计算模型,并通过实例计算了不同注蒸汽温度下生产过程中套管的有效应力强度.计算表明,注蒸汽热采井套管损坏的主要机理是注汽过程中较高的温度在套管柱内产生过大的热应力,导致套管内应力超过了套管屈服极限强度....