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。     

射孔参数对套管损坏规律研究

在油田开发过程中,套管变形已成为影响井筒完整性以及油田长生命周期的重要因素。为解决射孔套损问题,通过有限元方法对射孔套管进行非线性屈服分析,建立了不同射孔参数下的射孔套管三维弹塑性变形模型,模拟了套管在压裂时承受内压和塑性失效的全过程,研究了不同射孔参数下射孔套管屈服破坏的抗内压强度损害系数,通过多元回归方法建立了射孔参数与套管屈服强度损害系数间的预测模型并进行了精度检验,最后采用梯度下降算法进行参数优选。分析结果显示：在射孔参数中应选择少孔数、小孔径及高孔密射孔,以降低对套管的损坏;多元回归法能够满足套管损害预测的精度需求,结合梯度下降法可实现射孔参数组合的优选。研究成果可为现场射孔参数及参数组合优化提供参考。     

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。     

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。     

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。     

射孔套管抗组合载强度研究

本文采用力学有限元方法分析油层套管射孔后套管的剩余强度。为提高数值计算精度,以适应射孔套管孔边存在的高倍应力集中问题,构造了新型高精度三角单元,并论述了射孔套管应力场分布的数值计算方法;文中还根据套管上相邻孔间区域强度相对较弱时的破坏模式概念,建立起以强度理论为基础的射孔套管强度折减系数的计算方法。运用上述理论和方法,以N80钢级?139.7mm套管为算例,阐述了在单一载荷作用下射孔孔径、孔距及布孔螺旋角等多种因素对射孔套管强度的影响。文内首次研究了不同形式的组合载荷和不同组合载荷比对射孔管强度的特殊影响,给出了在常规射孔密度下不同组合载荷形式和不同组合载荷比的强度折减系数值与布孔螺旋角关系曲线族,指出选择布孔方式与组合载荷形式以及组合载荷比值有密切关系。最后本文还讨论了不同载荷工况下射孔套管优化布孔方案。     

页岩气井射孔过程模拟及射孔套管性能评价研究

射孔完井法是页岩油开采中主要的完井方式,套管射孔后会造成套管力学性能的变化,从而影响油气开采的产能.通过地面全尺寸射孔模拟试验,确定不同射孔工艺下孔径的变化规律,并通过材料试验,确定了孔口周围屈服强度变化规律,明确了高速粒子流穿孔过程组织形态形貌变化.基于此,建立了射孔套管剩余抗挤强度量化表征有限元模型,确定了不同射孔...     

射孔套管抗挤强度综合因素有限元分析

射孔完井是国内外使用最广泛的完井方法,但是大量的现场实践表明,射孔对套管强度有较严重的影响,所以确定套管射孔后的抗挤强度的变化趋势是合理选择套管的重要依据。利用非线性弹塑性有限元法建立了螺旋布孔的射孔套管强度分析的空间有限元力学模型,该模型可以通过任意改变射孔孔径、孔密、相位角、壁厚、套管尺寸以及不同钢级套管的材料力学特性参数等,对射孔套管抗挤强度进行各种综合因素的有限元力学分析。经分析认为:高钢级或高强度套管能有效提高射孔套管抗挤强度;随着孔径、孔密的增加,套管的抗挤强度降低;相位角在180°时,套管的抗挤强度最低。研究结果为合理地选择套管、延长其使用寿命提供了一定的理论依据。     

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。     

重复射孔对套管强度的影响

为避免盲目重复射孔导致的套损和套变,分析了重复射孔对套管抗挤压强度的影响。对射孔套管的挤毁试验进行有限元模拟,重点分析了新、旧2簇射孔相对位置对强度的影响;对射孔作业的冲击效应进行动力学仿真,模拟了冲击应力的传播和套管损伤失效的分布。分析结果表明:重复射孔可明显降低套管的抗挤压能力;新、旧射孔簇分布越均匀,射孔后抗挤压强度越高;重复射孔时,聚能射流造成的冲击应力可能在旧孔附近形成应力集中,造成严重损伤,甚至可导致宏观裂纹的形成。对已射孔套管段进行重复射孔作业,将增加套损和套变的风险,应当综合套管的受力和套损情况,合理制定补射计划。     

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。     

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。     

射孔后套管的稳定性理论与数值分析

从射孔后影响套管稳定性的机理研究和影响规律出发,分析了射孔后套管屈曲强度的3个影响因素:孔眼缺陷、结构完整性与塑性变形、材料加工硬化;对比分析了这些因素的影响规律.应用解析方法和数值分析方法,确定套管的多阶失稳模态临界载荷,分析了临界载荷与孔眼密度及套管直径的关系.阐述了射孔后套管稳定性的工程算法和理论方法的不足,给出了射孔后套管稳定性的变化趋势,为工程应用提供设计和施工的基础数据.     

射孔对油层套管动态力学研究进展

研究了射孔爆轰理论模型,开展射孔对套管影响的动态响应机理研究,建立射孔预制孔眼的套管系统仿真模型和射孔时弹药量等效仿真模型,模拟计算等效条件下套管动态响应,初步总结了等效射孔对套管加载规律,提出缓解油层套管射孔动力学不平衡射孔对油层套管损伤的工艺措施。     

套管磨损后剩余壁厚及剩余强度分析

套管磨损作为油田生产中普遍存在的问题,越来越得到各油田生产单位的重视.首先介绍了影响井下套管磨损程度的主要因素,从分析钻柱在受拉和受压时与套管之间的接触力、井下套管磨损程度及套管剩余强度入手,系统介绍了井下套管磨损程度,环向应力和套管的抗挤毁强度计算方法,以及套管磨损后的剩余强度分析方法.将金属的磨损量和磨损所消耗的能量联系起来,通过"磨损-效率"模型来预测井下套管的磨损程度.内壁磨损套管横截面形状多为月牙形,给出了月牙形磨损套管剩余壁厚的计算公式,以P110套管为例,计算了P110套管在工作一定时间后的剩余壁厚和剩余强度.