遇油膨胀封隔器胶筒密封性能有限元分析

胶筒的密封性能直接制约着封隔器的工作性能,对胶筒密封性能研究的关键就是研究胶筒与井壁之间的最大接触压力。为此,建立了遇油膨胀封隔器的计算模型,采用有限元软件对遇油膨胀封隔器在井下的密封性能进行研究,分析了胶筒长度和坐封环境温度对胶筒与井壁之间接触压力的影响。研究结果表明,随着胶筒长度的增加,胶筒与井壁之间的最大接触压力增加,但当胶筒长度增加到3.0 m后接触压力增加变缓;随着坐封环境温度的升高,胶筒与井壁之间的最大接触压力减小,且减小幅度较大。在塔河油田的应用结果表明,当遇油膨胀封隔器两端压力不高于90.00 MPa时,胶筒长度为3.0 m的遇油膨胀封隔器能够满足封隔地层要求,封隔器胶筒应力也低于橡胶材料的破坏极限。     

基于摩擦因数的封隔器胶筒优化设计

为了进一步明确双胶筒封隔器的工作原理,避免胶筒发生破裂,对封隔器胶筒进行了优化设计。设计中,采用Mooney-Rivlin橡胶材料模型,建立了相应的数值模型,实现了双胶筒封隔器密封状态数值仿真。采用正交试验方法研究了胶筒及周围部件摩擦因数对胶筒最大接触压力的影响规律。研究结果指出,胶筒径向摩擦因数对其接触压力影响较大;减小胶筒摩擦因数或增加支撑环摩擦因数有利于使双胶筒同时形成密封,并且能增大最大接触压力作用范围,但在一定程度上会减小胶筒接触压力。现场试验结果表明,减小胶筒表面摩擦因数可有效避免单个胶筒因接触压力过大而导致破裂的问题。研究结果对封隔器优化设计具有重要的参考价值。     

遇油膨胀封隔器胶筒应力的有限元分析

封隔器验封过程中,常规方法存在验封过程复杂,人为因素影响大以及成本高等缺点。为此,采用有限元法对遇油膨胀封隔器在井下各种工况下的密封性进行了研究,以建立不同压力下遇油膨胀封隔器的密封性评判标准为研究目标,以期为现场遇油膨胀封隔器的密封性判断提供理论依据。采用超弹性单元和四边形单元建立中心管、胶筒和套管的模型,表面粗糙度的模拟通过随机曲线来体现。分析模拟结果认为,胶筒上、下无论是承受压差还是不承受压差,最大接触压力都位于胶筒的中部位置。在胶筒承受压差的作用下,下方胶筒的接触压力大于上方胶筒的接触压力。     

遇油膨胀封隔器与地层的适应性研究

针对提出的封隔器密封性判据及结构设计方法,在对遇油膨胀封隔器胶筒在井下的接触压力及应力分布进行有限元计算分析的基础上,对该封隔器与地层的适应性进行了研究。研究结果表明,不同地层模型的胶筒最大安全下方压力与地层岩性的弹性模量成正比;泥岩、页岩和砂岩3种地层模型中的胶筒最大应力均低于胶筒的压缩永久变形强度,说明胶筒不会产生应力损坏;井壁地层岩石在井下三轴应力作用下的最大剪应力随胶筒接触压力的增大而线性增大,不同岩性地层下最大地层剪应力随封隔器接触压力的增大速率和地层的弹性模量成正比,地层剪应力的最大值处于地层岩石的45°方向上,最小值分布于其垂直方向上。     

双胶筒封隔器胶筒密封性能分析

以双胶筒封隔器为研究对象,应用ANSYS有限元软件建立封隔器密封元件的计算模型,分析了在不同加载方式、不同胶筒端面斜角以及不同摩擦因数等条件下,封隔器胶筒与套管之间接触压力的变化规律。指出不同的加载方式对封隔器胶筒所获得的接触压力有较大的影响,胶筒单向加载比双向加载能够获得更大的接触压力,2材料相同时,所产生的接触压力相差较大;胶筒端面斜角为40～50°、胶筒和套管壁的摩擦因数为0.5时,上下胶筒均能产生最大的接触应力,可获得最好的密封效果。     

深层气井封隔器胶筒力学行为仿真

以深层气井测试作业过程中常用的RTTS封隔器为对象,采用ANSYS软件建立了封隔器胶筒非线性材料大变形接触问题的力学模型,开展了坐封后胶筒的受力与变形规律研究,并对影响封隔器密封性能的各种结构参数和材料参数进行了敏感性分析。分析结果表明,胶筒高度越高、胶筒硬度越小,越易坐封;胶筒厚度越小、胶筒高度越高、胶筒摩擦因数越小,胶筒与套管间接触力越大。需要特别指出的是,存在一个胶筒坐封最容易的中等厚度,存在一个胶筒与套管内壁接触力最大的胶筒硬度,随着摩擦因数的增大,胶筒与套管内壁间接触力减小,摩擦力增大。     

裸眼压裂封隔器胶筒结构的数值优化研究

针对裸眼压裂封隔器封隔性能有待进一步提高的问题,对4″-142裸眼压裂封隔器胶筒与井壁的接触压力进行了数值模拟计算,并对裸眼压裂封隔器胶筒结构提出改进建议。研究表明,裸眼压裂封隔器胶筒工作时主要承受压应力,同等条件下第一个胶筒与井壁的接触压力最大,最大接触压力位于胶筒中部;裸眼压裂封隔器采用双段双胶筒、单个胶筒长度为100.8 mm、防突角为150°的结构时具有更好的封隔性能。     

封隔器胶筒密封性能有限元分析

封隔器胶筒的密封性能直接制约其使用性能，且胶筒属于超弹性材料，在井下多种载荷作用下，其力学行为复杂。以三胶筒组合的压缩式封隔器为研究对象，建立了封隔器密封元件的有限元力学模型，分析了加载方式、摩擦因数以及胶筒硬度等对胶筒接触应力的影响，得出了接触应力沿胶筒轴向的分布规律，研究结果可指导封隔器胶筒组合的设计和井下作业。     

压缩式封隔器坐封力学有限元分析

封隔器胶筒与套管的接触压力是衡量密封性能的重要依据。应用ANSYS有限元软件,数值模拟了封隔器坐封后的应力、应变分布及接触状态,得出胶筒的整体接触压力分布和上、中、下3个胶筒与套管接触压力的分布规律。线性回归了坐封力与接触压力的关系式。指出封隔器各胶筒与套管的最大接触压力随着坐封液压力的增大而增大,并且上、中胶筒呈线性关系,下胶筒呈二次曲线关系。     

锁环回退距对封隔器胶筒密封性能影响研究

封隔器作为完井必不可少工具,其密封可靠性直接关系着作业的成败。对于封隔器的密封性能研究,大部分集中在胶筒结构和防突优化研究上,基本忽略了锁紧机构回退对密封性能的影响。以177.8 mm(7英寸)隔离封隔器锁环机构为研究对象,完成了锁环回退距的机理研究; 设计了微位移测量系统,用于检测锁环回退距与坐封力之间的关系。将试验数据与ANSYS软件相结合,分析锁环回退距对胶筒与套管间接触压力的影响。研究结果表明,当回退距达6 mm时,接触压力下降5.3 MPa,降幅达到48%; 回退距与接触压力间呈现线性关系,锁环回退距的增加对密封性能影响较明显。该结论对提升封隔器胶筒密封可靠性具有重要意义,也为锁环设计及优化提供理论支持,从而降低对胶筒组形状结构和材料性能的要求。     

压力系数的上限值研究

压力系数大于 1.2 的异常高压只出现在水平地应力大于上覆压力的地层（即挤压构造）中,而且地层岩石必须胶结良好、坚硬,其围岩的密封性能必须良好,同时,地层的水平应力、岩石的胶结程度和围岩的密封性等条件越好,所形成的异常高压越高,压力系数的上限值在 4.0 左右,突破 4.0 的可能性非常小。     

On the Calculation of Static Bottom-Hole Pressures in Gas Wells

In “Static Bottom-Hole Pressure in Wells” (Petroleum Science and Technology, 2006, 24:113-116), Hashim and Makola present a method for the calculation of static pressure gradients in vertical wells. In the present discussion, the methodology proposed by Hashim and Makola is examined and alternate guidelines for the calculation of static pressure gradients are provided. In particular, this work examines their proposed mathematical simplifications and practices that could compromise the accuracy of the calculations. References to recommended practices and procedures for calculating static bottom-hole pressure in gas wells are also presented.     

利用测井资料预测地层三项压力技术

钻前地层压力预测资料,对于待钻层油气的评价具有重要作用,更是确保安全钻井的重要信息。本文阐述了计算地层压力的方法及压力预测分析系统(DrillWorks 2005)软件的应用。经分析,自然伽马、电阻率、声波时差等测井资料基本上反映了地层的综合物理性质,因而与地层压力紧密相关。据此,对应用测井资料进行地层压力预测的模式进行了分析。经吉林油田部分井次的实际验证,预测精度较高,可满足工程要求。     

鄂尔多斯盆地东部上古生界现今地层压力分布特征及成因

现今地层压力分布是地史过程中盆地构造演化、沉积环境、烃源岩有机质热演化等多种地质因素在孔隙流体中综合作用的最终结果。抽水实验和试井获得的地层压力资料显示,鄂尔多斯盆地白垩系、三叠系均具有低压特征。盆地东部上古生界正常压力、异常低压和异常高压并存,正常压力类型比例达56.76%,异常低压类型比例为30.63%,高压最少;下石盒子组、山西组、太原组和本溪组随地层深度增加,压力系数总体呈现降低趋势。以子洲气田为例,采用压力梯度曲线法,将山2段划分为多个压力系统,单个压力系统之间互相分隔、互不连通。流体包裹体实验表明,早白垩世末期地层压力为超压,地层压力系数为1.14~1.66。现今盆地东部正常压力是盆地压力演化过程中的最后一幕。地层抬升剥蚀和构造热事件消退引起地层温度下降,从而导致压力下降了8.6~11.1 MPa,占整个压力降幅的32%~40%;天然气散失引起压力降低占整个压力降幅的20%~30%。盆地东部压力系数较高的主要原因是,东部现今地层埋藏深度浅;而沟壑纵横的地形和天然气富集程度的差异,导致了气田内压力系数各异。     

南海西部某井区安全钻井液密度窗口的确定

莺歌海盆地深水区地质条件复杂,为典型的高温高压区域,压力预测极为困难,溢流、卡钻甚至上漏下喷等问题时有发生。为解决上述问题,结合L-1井区的实钻情况和独特的地质条件,建立了一套基于地震层速度资料的地层压力预测模型。采取伊顿法计算有测井资料的深部井段的孔隙压力,对于缺少测井资料的浅部地层,则采取基于地震层速度的孔隙压力预测方法。采用邓金根法预测破裂压力,对于坍塌压力则在确定地应力后将其代入库伦摩尔准则可得。确定了L-1井区地层压力剖面从而预测出安全钻井液密度窗口,为合理设计井身结构,精准确定不同井段深度处的钻井液密度值提供科学指导。     

青西油田地层压力预测技术的研究与应用

地层压力预测对提高钻井速度、保护油层、合理设计井身结构和钻井液密度有着重要的意义。通过对完成井岩心和测井资料的分析处理，建立了青西油田地层压力预测数学模型，十多口井的现场应用表明，该模型压力预测结果误差小于10％；完井试油发现，储层污染明显减小，产量与邻井相比大幅度提高，取得了较好的经济效益。同时，也为青西油田提高钻井速度、缩短钻井周期、提高勘探开发效益奠定了坚实的基础。     

井底压力的计算方法

在理论研究的基础上，根据不同油田的实际资料，给出了确定油井合理井底压力界限的经验公式。若已知地层压力和饱和压力，便可计算出油井或油田的最低允许流动压力。该方法简便实用，且得到的最低允许流动压力数值可作为油田配立和油田规划设计的重要依据。     

考虑压敏效应的气井产能预测新方法

在气藏开发过程中,随着储层压力的下降,有效应力随之增加,引起气藏渗透率和产能的降低。基于岩石本体有效应力理论,对源于Terzaghi有效应力的渗透率应力敏感状态方程进行修正,在达西渗流理论基础上,结合岩心应力敏感实验,推导出考虑渗透率应力敏感的气井产能方程,提出了一种新的产能预测思路。通过实例分析了压敏效应对气井产能的影响,结果表明:渗透率应力敏感伤害对气井产能影响明显,压敏效应越强,气井产量降低越严重。     

采用液面推算静压的方法及认识

随着胜坨油田特高含水期开采难度的增大，各种动态监测技术的综合运用显得尤为重要，油井压力的录取是油田开发重要的动态监测手段，压力资料是确定单元合理注采比，制定单元注采调整方案的重要依据．在分析传统的推算静压方法的基础上提出不停井用动液面计算静压的方法，从而减少产量损失，全面及时掌握地层压力变化状况，以利于油藏开发.     

大化肥装置的蒸汽平衡

化肥扩能改造后实际产汽量、用汽量与设计值相差很大,造成蒸汽紧张。如何保障蒸汽系统经济、安全、平稳运行,成为化肥运行的关键。