射孔对套管强度的影响

射孔是造成套管损坏的重要原因之一 ,它的影响特点和程度取决于多种因素。利用有限元ANSYS分析软件 ,对 139 7和 177 8mm套管在压裂、注水和常规开采情况下 ,不同的射孔孔径、射孔密度和射孔相位给套管强度造成的影响作了分析。结果表明 ,射孔后套管内的应力随射孔孔径、射孔密度和射孔相位的增加而增大 ,并使套管的抗拉、抗压强度降低 ;但在一定射孔孔径、射孔密度和射孔相位下 ,射孔产生的最大应力和应变不超过允许的范围。分析研究结果为套管柱的合理设计提供了一定的理论依据     

射孔对套管强度的影响研究

针对油田射孔段套管损坏严重的问题,采用有限元分析软件,按照平面问题,以实体建模的形式,研究了射孔对套管强度的影响。明确了射孔直径、密度及相位等与套管强度的关系。指出射孔段应采用加厚套管,提高屈服强度30％左右,才能满足生产的需要。     

射孔开裂套管的剩余强度研究

经有限元分析提出了射孔开裂套管应力强度因子近似计算公式,采用最新的套管材料断裂韧性实验数据,研究了孔裂套管临界承载能力,阐述了J55、N80孔裂套管剩余强度与裂纹长度的关系,指出在套管设计中应考虑裂纹对套管强度的影响和消除套管射孔开裂的重要性。     

螺旋布孔射孔对套管强度的影响

射孔是造成套管损坏的重要原因之一,建立了射孔套管的有限元力学模型,采用弹塑性有限元法,分别对螺旋布孔射孔套管采用不同的射孔孔径、射孔密度和射孔相位给套管强度造成的影响进行了模拟和分析.分析了不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数的变化规律.结果表明,射孔后套管的极限承载能力均有不同程度的下降,下降幅度与射孔密度有关,射孔后套管内的应力随射孔孔径、射孔密度和射孔相位的增加而增大,并使套管的抗拉、抗压强度降低.因此,在套管柱设计时应该考虑射孔的影响.最后,通过对几种布孔方案进行对比分析,找出了射孔套管的优选布孔方案.为射孔完井优选设计提供了合理的模型,为射孔段套管柱的合理设计提供了承载能力计算的可靠依据.     

射孔对生产套管强度的影响规律研究

为了深入了解射孔对生产套管强度的影响,采用弹塑性有限元分析方法,分别对未射孔套管和不同射孔密度套管的极限承载力进行了分析.计算和试验结果都表明,射孔后套管的极限承载能力均有不同程度的下降,下降幅度与射孔密度有关.因此,在套管柱设计时应该考虑射孔的影响.     

射孔参数对套管强度影响的有限元分析

采用ANSYS数值模拟方法,分析了套管Mises应力分布,重点研究了不同孔径、射孔密度和相位角的套管最大Mises应力,得出最大应力与孔径、射孔密度和相位角间的关系。结果表明,在地层参数和载荷一定的情况下,套管射孔孔径存在一个最优值,它既可以优化套管应力分布,又可以增加过流面积;射孔密度小于20孔/m时对套管最大Mises应力影响不明显,对壁厚较薄的套管应力影响要大于壁厚较厚的;在挤压和轴向载荷组合作用下,套管最大Mises应力随着射孔方位角成近似正弦三角函数变化,射孔方位角为15和90°时(与最小主应力方向的夹角)射孔处套管应力最大,方位角为60和140°时射孔处套管应力最小。     

水力射孔对套管强度的影响研究

水力射孔技术是一种新型的完井方式，深穿透水力射孔技术辅助定向水力压裂可以实现油气层改造和油气井增产。但是，水力射孔套管会在孔眼处造成应力集中，使得局部应力过大而削弱了套管和水泥环的强度，可能会影响套管的使用寿命。因此，文章利用有限元软件建立了射孔套管的三维有限元模型，分析了水力射孔后套管管体的应力分布，重点研究了水力射孔参数-孔密、孔径、孔深、射孔方位角等对套管强度的影响规律。分析结果表明，沿着最大水平地应力方向深穿透水力射孔，选择合适的孔密、孔径可将射孔对套管的损害降至最小。研究结果为提高水力射孔完井设计水平提供了一定的参数依据。     

应用弹塑性力学相关理论分析套管射孔后剩余强度

针对采用试验和ANSYS建模方法工作量大、周期长的缺点，应用圆柱壳体开小孔弹塑性力学理论建立了套管射孔后单孔应力分布理论力学模型，推导出了理论应力集中系数表达式，计算出整个圆孔周围应力分布，找到了应力集中最大点。在此基础上，考虑多孔影响（如孔密、相位角等），结合材料和应用环境的敏感系数建议值，进一步推导出了有效应力集中系数计算公式，利用该公式计算了几种不同射孔参数下的套管剩余强度，并和ANSYS的分析结果进行了对比，结果表明，该公式可以替代ANSYS软件用于计算套管剩余强度，且具有计算简便，速度快，易于现场应用等特点。     

射孔参数对套管强度影响有限元分析

在不同的孔密、孔径和相位角情况下,应用板壳弹性体线性理论模型,对射孔套管进行了有限元分析,并对射孔套管强度的影响程度进行了计算。结果表明:孔密小于32孔/米时,套管强度的影响程度不大;孔径小于16mm时,套管强度的影响程度可以忽略;90°相位角套管强度影响程度最低。     

再生老井二次射孔和三次射孔套管强度安全性评价

老井再生需利用原井筒进行二次甚至三次射孔,增加射孔穿深、孔径,以提高压裂效果。为研究多次射孔套管的剩余强度,以冀东某再生老井实际工况为例,应用有限元软件为套管模型定义强化的MISES屈服准则,10倍细化孔边网格,经网格无关性测试,分析多次射孔套管的剩余强度。对比新旧孔轴向、环向和螺旋线向相切等不利分布的分析结果,轴向相切是重复射孔套管剩余强度降低的最不利分布;采用二次16孔/m射孔的?139.7 mm壁厚9.17、10.54 mmP110套管,剩余强度分别降低21%和22%;三次分别采用32、32、16孔/m射孔的?139.7 mm壁厚9.17 mmP110套管,剩余强度降低36%,三次均采用16孔/m射孔的?139.7 mm壁厚10.54 mmP110套管,剩余强度降低30%。初步量化了多次射孔套管剩余强度降低幅度,可为老井再生井筒安全性评价提供参考,并形成了再生老井重复射孔段套管安全性评价推荐方法。     

射孔对套管损坏分析研究

为确定射孔对套管的损坏影响,应用有限元法对射孔后套管结构进行理论计算,得出射孔后套管强度比射孔前平均下降20%左右的结论.为进行进一步研究和验证理论计算的准确性,进行了现场试验,对射孔前后孔眼周围厚度的变化、孔眼丢失面积、套管质量变化、套管硬度和密度变化、弯曲度等方面进行了现场模拟,并对试验结果进行了详细分析.射孔后孔眼周围厚度明显增加,平均突出高度为1 mm,加厚位置在孔眼2 mm范围内;孔眼的质量损失对套管整体几乎没有影响;每米孔眼丢失面积比为0.017%;射孔后孔眼周围的硬度略有增加.     

射孔参数对套管强度和产能影响的综合分析

水力深穿透射孔技术作为新型完井技术能有效地改善开采环境和提高油气产量。但是,它在套管上开窗后会产生应力集中并导致套管强度损失问题。因此利用有限元分析方法,建立开窗套管三维受力模型并通过ANSYS仿真计算。重点研究了射孔参数对套管强度的影响规律并综合考虑产能影响提出射孔优选方案：孔距0．1～0．5m,孔径20-40mm．沿着最大水平地应力方向射孔并尽可能地增加射孔深度。本研究结果对水力深穿透射孔技术现场运用可提供参考依据。     

射孔套管抗内压强度计算与拟合

现有研究对影响射孔套管剩余强度因素的分析通常是单独将其关于螺旋角、孔径和孔密的关系分别拟合成曲线,没有将影响射孔套管剩余强度降低系数几个因素联合起来。为此,通过有限元方法计算了不同相位角、不同射孔密度和不同射孔孔径的破裂压力和相应的射孔套管剩余强度系数,并将这些数据按不同相位角拟合成射孔孔密和射孔孔径的函数。对拟合结果的验证表明,原始计算数据与拟合计算数据之间的差异小于1%,拟合函数能精确地表示有限元模拟结果,可以方便地用于射孔套管的破裂强度计算。     

定面射孔套管结构动态响应分析及应用

定面射孔技术采用特殊的布弹方式,能在垂直于套管轴向同一横截面上形成多个射孔孔眼,改变井筒内同一横截面的井周地应力分布,制造射孔孔眼应力集中。它在造成地层应力集中和控制裂缝走向的同时也造成了套管局部应力集中,降低了套管的剩余强度。以解决定面射孔套管剩余强度评价和保障后续作业安全为目的,采用静力学分析、动力学响应仿真和试验测试相结合的方法,对定面射孔套管剩余强度综合分析研究,提出了以最大危险区域应力分布为依据的套管静力学剩余强度表达方法和以套管塑性应变区域体积与分布的套管结构剩余强度动力学响应表达方法,得到了不同参数下定面射孔的套管剩余强度。该技术的试验和应用为保障套管及井筒安全、大规模推广应用定面射孔技术奠定了坚实基础。     

基于热固耦合的套管缺陷参数对其强度影响分析

针对高温高压热采井套管失效概率高的问题,建立了含缺陷套管、水泥环和地层耦合系统有限元模型。将温度场与结构场耦合,并考虑套管强度降低,利用CAE技术计算了完整套管及缺陷套管的Von Mises应力、变形位移和塑性变形。计算得出在缺陷深度、缺陷环向开度、缺陷数量和缺陷环向分布4个结构参数中,套管缺陷深度和环向开度为影响套管强度的最敏感性参数,进行套管安全评定时建议将缺陷深度和缺陷环向开度作为缺陷最敏感性参数。研究结果可为套管安全评定奠定基础,并为揭示套管失效机理提供依据,对预防套损具有指导意义。     

二维类圆形腐蚀孔应力集中对套管强度的影响

油气水井套管由于长期处于充满流体的环境中,极易受到腐蚀。套管遭严重腐蚀后所形成的类圆形腐蚀孔分浅半圆形孔、半圆形孔和深半圆形孔3种情况。分析了3种几何形状的腐蚀孔情况,下孔边应力和应力集中系数的分布情况,讨论了孔边应力集中对套管抗内压强度和抗挤强度的影响,提出了相应的修正公式。研究得出,在孔开口直径一定的情况下,应力集中系数随孔深增加而增大,套管强度的降低程度也随孔深增加而增大。     

非均匀载荷下套管偏心对套管强度影响研究

通过对复杂地质条件下套管变形趋势分析,发现在相同地层条件下、相同井段处非均匀载荷作用下的等效外挤压力相差很大,致使套管变形程度不一。为了搞清楚出现这种现象的原因,运用相关数值模拟方法对地应力的非均匀程度以及套管偏心度对套管外载的影响规律进行了进一步的研究,结果表明,在90°和270°相对偏心方位套管的最大应力随着偏心距增加而逐渐增加;偏心距越大,套管内壁应力增加幅度越大。这与在非均匀载荷作用下套管内壁最大应力出现方位相同,即套管在非均匀载荷作用下向最小水平主应力方向偏移时,会加剧套管内应力的增加幅度;反之则会减小套管内应力的增加幅度。