注水油田套管拉伸损坏机理与数值模拟研究

油田注水开发过程中,由于注采压差的不平衡,会引起地层的抬升造成套管拉伸变形损坏.基于储层变形与孔隙压力的变化关系,通过有效应力原理和虎克定律分析了套管拉伸变形的机理;对不同注水压力生产情况下,储层的变形和孔隙压力变化情况进行了数值模拟分析,同时研究了套管壁应力的分布规律,并得到了套管拉伸损坏的注水压力极限值.     

出砂量对射孔套管力学性能的分析计算

油井生产中地层出砂会严重影响射孔套管的力学性能,造成套管损坏.建立射孔套管在出砂层段的三维力学有限元模型,应用Ansys有限元软件分析该出砂层段射孔套管力学性能.研究认为,在出砂地层射孔套管力学性能变化较大,表现为射孔处套管的抗挤强度减小,套管最大应力在射孔处产生.均匀载荷下,套管应力与地层中出砂高度成抛物线关系,生产中应减小或增加出砂量达到远离出砂高度临界值,以减小套管应力.非均匀载荷下,随着出砂量增加,产生的空洞高度增加,套管的应力逐渐减小.因此,在非均匀载荷下,应提高出砂量以增加空洞高度,达到提高套管的抗挤强度,延长套管使用期限.     

注水油田剪切套损机理研究与数值模拟

油田注水开发过程中,一旦注入水进入泥页岩夹层或断层带,将诱发大面积岩石顺层滑动.造成成片的套管变形或错断.渗流对油藏地应力场的影响在于一方面孔隙压力作为渗透力作用于岩体,另一方面表现为泥页岩的水化作用.基于Mohr-Coulomb准则和有效应力原理分析断层交界面岩石滑动机理,得到界面滑动时孔隙压力极值的估算方法.建立空间三维计算模型,并在泥岩夹层与砂岩储层中间加设一层接触单元,通过数值模拟得到注水压力对交界面岩层滑动及套管Mises应力的影响规律,为油田开采过程中防止剪切套损提供理论依据及合理计算方法.     

水化对泥页岩地层“安全”钻井的影响

泥页岩地层与其它“惰性”岩石不同,当其与水基钻井液接触时,岩体强度、内部应力都将随钻井液类型及地层与钻井液的接触时间变化而变化,因此,一个有效的力学本构方程应该能够体现出发生在泥页岩地层中的力学和物理化学动态过程,ＹｅｗＣＨ等在这一领域作了开创性工作;并引用ＹｅｗＣＨ等提出的水化应力模型,计算分析了水化对水敏性泥页岩地层井周应力分布状态,地层坍塌应力和破裂应力的影响。     

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。     

地层流变对套管载荷的影响研究

针对由于地层具有流变特性对套管载荷的影响以及由于泥岩浸水等因素造成的地层流变特性改变而对套损产生影响等问题,根据开尔文模型推导了流变地层中套管载荷和地层粘度的关系,从而反映了套管载荷随时间的变化,在此基础上分析了流变地层岩石力学参数对套管载荷的影响。分析认为地层的粘性不同,其流变程度不同,导致套管达到最大载荷的时间不同。由于泥岩浸水导致岩石弹性模量降低,在相同地应力场作用下会明显加大最终作用在套管上的载荷,从而大大增加了套损的危险性。研究结果揭示了围岩流变导致套管损坏的机理。     

几种有机盐溶液活度及抑制性实验研究

井壁失稳一般都发生在泥页岩、盐岩、弱胶结或未胶结的砂岩及其他破碎性岩石的地层,最常见且影响严重的是泥页岩地层,导致泥页岩地层失稳的最重要的原因是泥页岩的水化.针对泥页岩在水溶液中的水化程度取决予水溶液的活度,分析了活度与泥页岩水化膨胀的相互关系,认为对防止泥页岩井壁失稳非常重要.通过吸附等温线的方法测定了weigh2、weigh3、YJS-1、YJS-2、KCOOH、NaCOOH、NaCl、KCl、CaCl2的活度,测定了上述产品的抑制膨胀性和抑制分散性,对比分析了盐溶液活度和抑制性的关系.结果表明,根据盐溶液的活度和抑制性.可以通过调节钻井液中不同的盐及其浓度,控制泥页岩水化,达到井壁稳定的目的.     

在注水过程中地层温度、压力的改变对井底周围地应力的影响

本文根据热弹性力学和渗流力学等方面的基本理论探讨注水后由于温度和压力的改变对井底附近地应力的影响,并计算应力改变值。这对确定注水压力,研究套管损坏和地层的破裂压力等有一定的指导意义。     

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....     

疏松砂岩储层套管损坏特征及成因分析

套管损坏直接影响油田的生产和经济效益。为了预防套管损坏并采取合理的治理措施,对孤岛油田油水井套管损坏进行了统计,揭示疏松砂岩储层套管损坏的区域分布,套管损坏的类型和套管损坏位置。得出各类套管损坏的基本因素,主要包括地层出砂、射孔完井、注水和强化采油造成的套管损坏以及固井质量对延长油水井寿命的影响。     

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。     

温度对套管接头螺纹接触压力的影响

在高温高压气井或注蒸汽的热采井中，变温引起的温度应力（即热应力）将对套管接头的接触压力产生一定的影响，高温差引起的套管接头的接触压力分布变得更加不均，当温差达到一定值时，套管接头内的等效应力将接近材料的屈服强度，使螺纹接触处进入塑性变形状态，从而影响了套管接头的密封性。利用弹塑性有限元的方法，建立标准API偏梯形套管接头的有限元模型，分析温度改变对套管接头接触压力的影响，以及套管接头内等效应力的变化情况，提供一种温度对套管接头螺纹接触压力的分析方法，从而为高温井套管接头的安全使用提供一定的参考数据。     

水平井下套管摩阻分析计算

通过分析带扶正器套管柱的受力与变形，导出了套管柱在水平井中的摩阻计算模型。模型考虑了管柱单元体的刚性效应及套管扶正器的影响，同时对实测井斜数据进行平滑和插值处理。在克拉玛依油田的试验水平井ＨＷ７０１中用该模型开发的软件预测了完井套管柱下入的摩阻力和井口载荷，预测结果与实测结果吻合较好。     

杏南开发区单井套损开发影响因素分析

油水井套管损坏影响油田生产和开发效益,套损的发生多是由于生产或注入所引起体积变化而导致应力集中作用,确定降低套损发生几率的主要开采指标界限成为难点。采用大数据挖掘的方法,基于开发因素对套损影响的“五个效应”筛选指标及数据,建立主要开发指标与套损相关曲线,确定了套损发生指标界限,利用综合模糊评价方法对单井开发因素套损风险综合评价,特高风险井历史数据验证符合率达到70%以上,划分了单井套损风险级别,使套损防控调整更具针对性。     

辽河油田稠油井套管损坏原因的初步分析

注蒸汽开采稠油是当前应用最广泛、效益较高的稠油开采技术,但高温下套管的寿命是至关紧要的问题。文中收集了辽河油田194口损坏井的情况,分析了稠油热采井损坏的原因;并用套管试样,进行了井内温度的模拟试验研究,最后提出了综合防治套管损坏的建议。     

基于ANSYS的埋地套管力学分析

运用ANSYS软件,建立了埋地套管的三维有限元模型。通过室内实验,分析了埋地套管管中心应力与地面施加载荷之间的关系,以及不同载荷下套管长度方向上的应力分布规律,并与有限元模拟结果进行对比,验证了模型的可靠性。最后结合油田几种套管案例建立了三维有限元模型,分析了套管达到屈服强度后的地面施加载荷的临界值,研究结果可为管道与套管的安全防护提供一定的参考。     

泥岩涂抹形成演化与油气运移及封闭

泥岩涂抹是断层封闭的主要机制之一,为了建立合理的断层封闭性评价方法,系统研究了泥岩涂抹类型、形成和演化规律.结果表明:泥岩涂抹主要有3种类型:即研磨型、剪切型和注入型.泥岩、页岩、煤层、膏岩、泥质盐岩、碳酸盐岩和粉砂岩均可成为涂抹的原岩,由原岩与周围岩石的强度差异所决定的拉张型叠覆带是泥岩涂抹形成的关键地质因素.叠覆区的几何学特征、断距与泥岩厚度的比率、有效正应力控制着泥岩涂抹的连续性,亚地震断层(断距小于15m)泥岩涂抹连续临界SSF值范围很大,最大可达到50,规模较大的断层(断距大于15m)临界SSF值一般为5～8,有效正应力越大,临界SSF值越大.连续的泥岩涂抹导致断层在盖层段垂向封闭.断层侧向封闭取决于多次涂抹形成断层泥含量,可建立SGR,SSF和CSP与过断层面压力差之间的关系,从而计算断层所能封闭的最大油气柱高度,实现断层侧向封闭性定量评价.     

非均匀荷载下套管受椭圆度影响的应力分析

在考虑初始椭圆度的油田套管和非均匀外部荷载作用的基础上,通过ANSYS建立套管的有限元分析模型。选取不同均匀度系数的非均匀荷载组合进行对比研究,研究其应力分布规律,以及其应力值大小在不同椭圆度下的变化情况,并与理想圆形套管数值分析结果进行对比。研究表明:套管应力值的大小以及应力分布规律与初始椭圆度的大小以及非均匀荷载的均匀度系数大小有关; 套管的椭圆度增加时,或者荷载的不均匀度系数减小时,套管最大应力值增大,应力分布不均匀度也增大。应合理的控制椭圆度的大小来提高套管的抗挤毁强度。     

页岩储层可压性评价关键指标体系

从美国的页岩压裂作业经验看,压裂后产能高的气井并非压裂过程复杂、破裂压力高的地层,而是可压裂性好的地层。借鉴美国典型页岩气田的成功压裂经验,从地质评价指标、页岩体积压裂评价指标和工程技术评价指标三方面探索国内页岩可压性评价体系,对页岩气储层的地质特点进行评价,确定总地质储量、地质"甜点"区、成熟度等;获得储层岩石的脆性参数、天然裂缝、地层倾角、地应力等数据,对储层形成体积裂缝的可行性进行评价;探讨压裂增产的方式、射孔方式、压裂液性能等工程技术指标。从中优选影响储层可压性的主导因素,挑选出最能直接反应页岩地质力学可压性的指标,建立一套适合国内复杂地质和工程条件下的页岩气储层可压裂性评价指标体系,为构建页岩可压性评价模型与风险控制方法提供参考指标。