三维弯曲井眼中压裂套管轴向载荷分析

大规模的压裂改造会导致套管处于复杂的受力状态中,严重时会出现变形、弯曲、断裂等问题。考虑井眼轨迹、套管结构、压裂施工要求,考虑套管浮容重、管内流体压力、流体摩擦阻力以及温度载荷作用,建立套管轴向载荷力学模型。计算套管所受轴向力,分析其抗拉强度,以合理选择压裂参数,预防套管损坏。以油田某井压裂施工为例,根据建立的轴向载荷力学模型,计算得三维弯曲井眼中套管的最大轴向载荷在井口位置约为2191.648k N;井口套管抗拉强度安全系数最低,约为1.408,基本满足压裂施工要求。     

超深井管柱下入载荷分析

随着油气井深度增加,深井管柱更加难以下入,下入载荷大小预测计算更加重要。本文基于对入井管柱受力分析和简化假设,利用微分几何公式和管柱本构方程,推导出管柱载荷控制微分方程。本文利用样条插值函数,借助Matlab编写程序对井眼数据进行插值,并拟合得到井眼轨迹曲线,为管柱下入载荷计算提供合理的基础数据。采用有限差分法对微分方程进行求解,求得管柱的约束反力、摩阻力、大钩载荷等。通过工程实例,经计算钩载与实测钩载对比表明,计算钩载跟实测最大钩载误差绝对值小于2.8%,误差很小,可以作为作业现场钩载预测的依据。     

轴向载荷作用下油管接口螺纹的受力分析

由于油管受轴向载荷的作用,其连接螺纹处的受力非常不均匀,导致了油管接口的承载力下降。针对油管中存在的轴向载荷的情况,建立了油管接口螺纹的力学模型,并对油管螺纹的受力情况进行了有限元分析,研究了油管螺纹在轴向载荷作用下,螺纹牙的应力分布规律。研究结果表明:各螺纹牙的受力分布很不均匀,两端螺纹牙受到的应力最大,因此,首先发生强度破坏部位是两端的螺纹牙,在进行油管检测时应着重检测接口两端的螺纹牙。     

周向外压作用下多孔圆筒屈曲分析

分别以圆筒和多孔圆筒为研究对象,采用了特种值和双非线性两种方法对周向外压作用下圆筒和多孔圆筒进行屈曲分析,将所求得的圆筒临界载荷与解析法结果进行比较,发现双非线性法求得的临界载荷与解析法吻合程度高.并参照ASME-VIII-2中许用外压的相关规定,以双非线性法求得的临界载荷确定了多孔圆筒的许用外压.     

组焊圆柱壳在轴向载荷和局部热载荷共同作用下屈曲数值研究

对大型直立设备安装过程中的现场焊接热处理过程中在轴向载荷和局部热载荷共同作用下的屈曲问题进行数值研究。研究结果表明,在焊后热处理过程中加热部位的边缘附近区域存在很大的温度梯度,导致该部位有很大的热应力。在热处理过程中焊缝部位的热应力很小,与加热部位边缘附近区域相比几乎可以忽略不计。组焊圆柱壳在轴向载荷和局部热载荷共同作用下屈曲最先发生在加热部位的边缘附近区域;热处理过程中加热部位边缘存在的局部热应力是导致组焊圆柱壳发生屈曲的关键因素。最后分析了热处理过程中几个关键参数对组焊圆柱壳,临界屈曲载荷的影响。     

SPERRY-SUN MWD在9.5"井眼中的应用分析

9.5"非标井眼相较常规井眼通过井眼配套较小井眼钻完井工艺,可以大大降低岩屑产生量,并减少套管、钻井液、水泥等材料的使用量,所以在井眼清洁、成本控制、节能减排等方面拥有独特优势而渐渐被应用,市场潜力较大。由于9.5"井眼相较常规8.5"井眼具有排量高,对井下钻具冲蚀大等特点,本文主要介绍SPERRY-SUN MWD在9.5"井眼中参数设置和使用情况。     

各向异性部分压开垂直裂缝压裂井试井模型研究

通过对部分压开压裂井的不稳定试井模型的研究,可以确定在进行油藏动态分析及数值模拟时所需的参数,如地层渗透率、裂缝半长等。在前人研究成果的基础上,利用源函数的思想以及Newman乘积原理,得到了各向异性部分压开垂直裂缝压裂井的压力响应表达式。利用Stefest数值反演对模型进行了求解并绘制了考虑井筒储集系数和表皮系数的压力和压力导数曲线,并对曲线流动阶段进行了分析。通过Z函数的性质以及渐近式分析,获得了一个新的部分压开裂缝早期线性流动方程。研究结果不仅丰富了压裂井的不稳定渗流理论,而且对正确认识此类油井流体流动特征具有一定指导意义。     

轴向振动减扭阻技术及其在复杂井型钻井中的应用

钻井过程中,由于复杂的井身结构造成钻具受力复杂,进而引起在定向、岩屑反排、扭矩传递等方面出现困难。钻具所受的摩擦阻力是导致一系列问题的根源,这种非旋转高摩擦阻力因素最终导致钻杆在井内螺旋弯曲,钻速降低,限制了有效的钻井作业。轴向振动减扭阻技术在复杂井型钻进时,把钻具与井壁之间的静摩擦力转化为动摩擦力,可有效缓解或消除钻具屈曲,并让钻压可以有效地传递到钻头,钻井工具的高频低幅振动在一定程度上削减了井下钻具发生粘卡的概率。通过一系列的研究,该技术有效解决了长裸眼段、长水平段摩擦阻力扭矩大及PDC钻头定向工具面不稳的技术难题,并为长水平段"一趟钻"技术提供了有力支持。     

无限导流垂直裂缝井试井分析研究

水力压裂是进行人工增产,实现经济开发的一项重要措施,试井分析作为油藏动态描述的一种手段在压裂设计和分析中发挥了重要作用.本文对水力压裂无限导流垂直裂缝井试井分析研究现状及试井理论模型作了简单的介绍,分析了不同的流动阶段特征以及试井理论曲线特征.     

垂直井地热开发敏感性因素分析

地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源。笔者通过建立数值模拟模型,对垂直井开发进行研究。结果表明,在定压开采条件下,孔隙度越大越有利于地热开发;储层压力越大、井底流压越小,生产压差越大,导致储层温度和压力下降越快,但采收率和总产热量越大,可以通过地热回灌保持储层压力,提高地热开发效果;储层温度越高,总产热量越高,越有利于地热开采;产水速度对模拟结果影响较小;储层厚度越大、渗透率越大,前期开发效果越好,但中后期地热开发效率降低,可以通过控制开发量或者地热回灌提高开发效果。     

不压井起下管柱作业技术推广应用前景分析探讨

在油田生产过程中,几乎所有的油层在从勘探到开发及后期的维护过程中都会受到不同程度的损害.在中国现有的油气层保护技术中,大都从优化压井液或井筒液方面来尽量减少对油气层的损害,还没有一种技术完全实现真正意义上的油气层保护.但不压井作业技术的引进,为实现真正意义上的油气层保护提供了可能.     

内压作用下椭圆管道应力及极限载荷数值分析

采用有限元方法分析含椭圆度的管道在内压作用下的应力分布和塑性极限载荷,考察不同椭圆度、壁厚以及管径条件下,管道应力分布和极限载荷值的变化。结果表明,含椭圆度管道的最大应力随椭圆度的增大而迅速增大,管道极限载荷值随椭圆度增大而线性减小,椭圆度、壁厚及管径对管道的安全性有很大影响。     

轴向和弯曲组合载荷作用下非矩形截面的许用应力

在ASME规范第Ⅲ卷第1册和第Ⅷ卷第2册中,给出了含有弯曲载荷在内的各种工况的设计应力许用值,这是以假设为矩形横截面的结构元件为基础的。这些许用值对其它较一般的横截面并没有提供同样安全水平的许用应力值。在这篇文章中,提供了设计、C级、试验工况下,对于所有轴向和弯曲组合载荷都适用,且足够安全的、改进的应力许用值,这些许用值是以轴向和弯曲组合载荷作用下处于完全塑性状态条件下,深入研究相互作用曲线的基础上得来的。这些许用值希望替代现行的ASME之中相应的内容,可适用于设计、C级和试验工况。对应第Ⅲ卷第1册中NB-3221.3,NB-3224,NB-3226,以及第Ⅷ卷第2册中的设计和试验限制(AD-140,AD-151),修改的限制是以不同截面的形状系数为基础的。     

大位移井钻柱扭矩摩阻及轴向强度分析

井眼轨迹优化技术,井眼清洁技术,减小摩阻扭矩技术等都属于大位移井钻井技术。钻井时效直接受到来自于大位移井钻井的扭矩影响,分析扭矩对把控井眼轨迹的变化大有帮助,也能减少和预防井下事故。     

内压作用下轴向斜接管塑性极限载荷分析

采用非线性有限元分析方法,分析只在内压作用下斜接管的塑性极限载荷,并将按ASME法求得的极限载荷与按不同准则求得的极限载荷进行比较。通过模拟计算出斜接管的应力集中系数,将其与ASME锅炉和压力容器规范中给出的估算值进行比较,得出应力集中系数随夹角θ的变化规律。     

柱壳接管外载荷局部应力计算方法对比分析

在压力容器的教学和工程实际中,由外载荷在柱壳接管上产生的局部高应力是容器安全的一个重要影响因素。总结了实际工作中的心得体会,对采用不同计算方法的特点进行了简述,并且通过实例对比说明了不同计算方法各自的特点,为教学和工程实际提供了参考。     

含凹坑压力管道受轴向弯矩时的极限载荷分析

采用ANSYS有限元分析软件对含外壁凹坑的压力管道受轴向弯矩时的极限载荷进行了研究,建立了压力管道有限元模型,检验了有限元模型的计算结果。研究结果给出了管道结构塑性区扩展过程,分析了凹坑几何尺寸对管道极限载荷值的影响规律,结果表明,有限元模型计算结果与实测值比较吻合。     

应力分析在极端管口载荷调整及优化过程的作用

对于非标设备,在缺少相关标准规范约束的前提下,制造商有时会选择最有利于自身的制造方案,导致极端管口载荷的情况出现。对此应首先要求制造商调整管口载荷,尽量避免极端管口载荷情况的出现。当极端载荷无法避免时,对于处于极端载荷值的管口,通过应力分析对与管口相连的管道进行优化可以有效降低管口的载荷值。采用CAESAR Ⅱ指导与管口相连的管道的优化,通过对比不同的管道布置方案,并结合CAESAR Ⅱ的计算结果分析,最终得到满足管口载荷的管道布置方案:采用在管口附近设置Π型弯,并在Π型弯之后设置固定架,可以有效避免固定架之后的管道产生的力及力矩传递到管口上;同时由于在管口及固定架之间设置了Π型弯,大大增加了这部分管道的柔性,使得管口最终能够满足极端载荷值的要求。     

交通载荷作用下聚乙烯燃气管道失效率分析

聚乙烯(PE)燃气管道具有的许多卓越特性,圆满地解决了传统管道的腐蚀和接头泄漏两大难题,但机械强度较低是其主要缺点,长期静液压强度(MRS)是衡量PE管材长期使用性能的主要指标.针对PE管材MRS值,建立了交通载荷作用下的失效率计算模型,并且编制了模型的计算机程序,通过简单的程序计算,能够获得PE管材在不同埋深及内外载荷共同作用下的失效率.     

带加强筋自支撑锥顶稳定性分析

对于在外载荷作用下带加强筋自支撑锥顶稳定性问题,以酒精装置中发酵罐锥顶为例,采用有限元方法,先对不带加强筋锥顶进行特征值屈曲分析,求取其失稳模态以采取适当的加强措施,提高结构的抗失稳能力,进而通过静态非线性屈曲分析,确定结构的临界外载荷,使得自支撑锥顶在工程上得到更广泛的应用。