封隔器管柱屈曲变形及约束载荷分析

目前的封隔器管柱屈曲分析没有考虑靠近封隔器段非螺旋屈曲段管柱,没有给出非螺旋屈曲段管柱的变形表达式和封隔器对管柱的约束载荷。鉴于此,取管柱微元体进行受力分析,根据平衡条件和小挠度梁屈曲理论,得到了紧靠封隔器段平面屈曲管柱及螺旋屈曲管柱的屈曲变形微分方程;根据屈曲变形微分方程,利用边界条件得到了紧靠封隔器的平面屈曲管柱的挠度,推导出了封隔器对管柱的约束力和约束弯矩,可供管柱强度校核及封隔器胶筒设计参考。     

地下储气库注采管柱密封试验研究

为了研究注采管柱在交变载荷下的密封性能,评价注采管柱气密封螺纹对储气库井工况的适用性,通过研究储气库井工况下注采管柱所受载荷的变化情况,在实验室内进行注采管柱气密封循环试验。以177.80 mm×9.19 mm的气密封螺纹套管为例,按标准密封循环试验和多周次气密封循环试验分别进行。试验结果表明,依据API RP 5C5标准进行的套管气密封试验不满足储气库井多次注采作业和压力的变化需求;在拉伸-压缩载荷交变循环过程中,注采管柱在注采压力下的耐压缩能力较低,且经过多周次交变循环后其额定密封承载能力下降。     

油管柱屈曲临界载荷的理论计算方法

文章以油管柱为研究对象，充分考虑了实际作业工况下，油管自重、油管与井眼内壁间的摩擦力、油管内外流体的压力和粘滞摩阻力、扭矩、井斜角、方位角、流体对油管浮力等因素的综合影响。从理论上推导出了油管柱在三维弯曲井眼中的屈曲变形微分方程，提出了不同井型条件下的油管柱屈曲临界载荷计算方法，揭示了井下油管柱屈曲临界载荷与其主要影响因素之间的关系，为油管柱结构的优化设计提供了理论依据。     

储气库注采管柱静、动力学安全性评价及软件开发

在储气库高速交变注采的特殊工况下,注采管柱的力学强度安全性将变得非常复杂。为了准确方便地评价注采管柱的力学强度的安全性问题,开展了储气库注采管柱静、动力学安全性评价研究,并开发了相应的评价软件。首先,根据注采管柱的实际结构和受力特点,建立了封隔器对管柱作用力的计算模型和注采管柱振动的有限元模型,通过模态分析,研究了带封隔器管柱的固有频率和振型;在模态分析的基础上,对储气库注采管柱进行了瞬态动力学研究,分析了距封隔器不同距离管柱的振动位移、速度和加速度的变化规律;根据不同时刻管柱的轴向力和应力分析,计算得到了注采管柱的动力学安全系数;最后,开发了储气库注采管柱静、动力学强度安全性评价软件,该软件包括数据库模块、管柱静力学分析模块、管柱动力学分析模块和管柱安全性评价模块,为储气井注采参数的优化或优选以及注采管柱安全的运行提供参考。     

椭圆度对外压长圆筒体临界屈曲载荷的影响

基于ANSYS中的特征值屈曲分析、几何非线性分析和几何/材料双非线性分析3种方法,对均匀外压作用下的长圆筒体临界屈曲载荷的影响因素进行了分析。计算对比表明:(1)在不存在椭圆度情况下,长圆筒体随着壁厚的增加,几何非线性相对于线弹性分析几乎没有大的变化;(2)随着壁厚的增加,线弹性分析与几何/材料双非线性分析的结果差异越来越大,管壁较厚时特征值屈曲分析不准确,几何/材料双非线性分析更适用于工程实际;(3)随着椭圆度的增加,线弹性分析对应的临界屈曲载荷变化很小,而壁厚增加时的临界屈曲载荷略有增加;(4)椭圆度对几何/材料双非线性分析的影响比对特征值屈曲分析的影响显著,特别是随着椭圆度和壁厚的增加,双非线性曲线与其他曲线的差距变大。     

定向井降斜井段中管柱的屈曲分析

在定向井的降斜井段井眼呈现上凸弯曲状态,位于其中的管柱受其约束必然存在上凸初弯曲。这就使管柱屈曲的性质和井眼轨迹为直线时管柱屈曲的性质就有很大的不同,有必要对其进行专门分析。为此,利用能量法对定向井的降斜段中存在上凸初弯曲管柱的屈曲问题进行了研究,推导出了其屈曲载荷的计算公式。研究表明在定向井的降斜井段,井身的上凸弯曲会造成管柱屈曲载荷的下降,弯曲的程度越大,管柱屈曲载荷下降的幅度越大。当井身上凸弯曲曲率达到一定程度时管柱有出现屈曲的可能性。     

地下储气库注采井多层管柱电磁探伤技术

电磁探伤测井是一种在不起油管的前提下为地下储气库的注采井、排水井井身结构作“体检”的方法，对及时发现井身结构的变形、控制损坏的进一步发生具有重要作用。在介绍俄罗斯MID—K多层管柱电磁探伤测井仪的工作原理、结构和功能等参数的基础上，详细介绍了俄罗斯电磁探伤测井仪在模拟井和大张坨地下储气库19口注采井进行探伤检测的结果。     

进行管柱受力分析时值得重视的若干问题

对于压力和温度不太高或不合硫化氢的油气井封隔器管柱受力分析都比较简单,但对于井深、压力高、温度高、含硫化氢的气井,管柱受力分析就比较复杂了。高温高压含硫深气井在进行封隔器管柱受力分析时需要考虑相当多的技术问题,特别是技术细节问题,只有做到这样才能抓住管柱受力分析的关键和根本,使管柱受力分析建立在可靠的工艺基础上,也才能使完井试油和完井生产封隔器管柱在使用过程中更安全更可靠,防止封隔器管柱受力分析中出现简单化、主观化、片面化等问题。为此,笔者结合高压高温含硫深气井封隔器管柱受力分析研究、设计、实践经验谈谈自己的一些体会。     

动态载荷作用下UGS管柱非线性屈曲特性研究

为探究动态载荷作用下地下储气库(UGS)受压段管柱非线性屈曲特性,根据储气库井筒结构特点,建立了柔性约束下UGS管柱非线性屈曲力学模型,采用慢动力法阶跃式施加管柱外载荷,并结合考虑接触的管柱屈曲动力学方程,分析了动态载荷作用下管柱的非线性屈曲特性.以UGS-ZY 11井现场数据为例,通过ABAQUS模拟计算进行对比研究...     

洗井防污染丢手分采管柱设计与应用

设计了一种新型丢手分层采油工艺管柱,由Y445型丢手自验封封隔器＋Y441型自验封封隔器＋压差常通阀组成,可实现在洗井过程中保护油层不受污染。使用该管柱进行检泵作业可不动卡层管柱,只需将抽油泵管柱提出,能够保证作业的可靠性,还可避免沉积物在管柱底部的堆积。     

水淹油气藏改建储气库注采工艺联合运行技术

由水淹油气藏改建的地下储气库受油田注水开发和水侵的双重影响,气藏主力产层水淹严重,储层内部油气水三相分布混乱,注采井生产回压高,单井注采气生产能力差,延缓了储气库的达容速度。为此,通过综合分析储气库的注气工艺和采气工艺特点,提出了储气库注气工艺和采气工艺联合运行的新技术,并应用HAZOP方法对该技术进行了风险分析和识别,制订了生产运行风险控制措施。该新技术的成功应用解决了注采井储层水淹和生产回压高的难题,有效改善了单井的注采气生产能力,加快了储气库的达容速度,丰富了水淹油气藏改建地下储气库的达容措施,进一步提高了储气库的管理水平,对我国储气库的生产运行管理具有一定的指导作用。     

金坛盐穴储气库注采运行参数优化设计研究

随着国家对能源需求量的日益增加,盐穴储气库在天然气应急调峰和能源战略储备中的作用越来越大。储气库的运行参数设计决定了库区的工作气量和日常调峰能力,是影响储气库经济效益的关键因素。以金坛储气库H1井为背景,建立三维地质力学模型,对腔体下限运行压力及采气速率进行优化设计和数值模拟计算,并引入稳定性评价指标对计算结果进行检验,探讨了盐穴储气库注采参数对腔体注采运行安全性的影响。结果表明腔体稳定性随下限运行压力的升高而增加,随采气速率的升高而降低,夹层和腔顶平直处是腔体安全性的薄弱位置。该研究可为盐穴型储气库注采运行参数设计提供参考。     

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??With many advantages like huge gas storage capacity, reliable safety factor, etc., underground gas storage (UGS) has become one indispensable terminal facility in natural gas pipeline network. However, because UGS operation is a multi-objective issue related to economic benefit, working risk and efficiency, etc., it is helpful to make a rational injection and production scenario for the gas injectioncycle of the underground gas in order to lower the power consumption of compressors thereby to reduce operating costs in the end. In view of this, based upon the integrated simulation model of underground and above-ground pressure system of gas storages, taking into account such impacts of factors as environmental situation, geological conditions, safety factors, etc. a dual objective function was established according to the pipeline levels, with the single-well gas injection quantity as the variable. Then, the non-dominated sorting genetic algorithm II??NSGA_II??was applied to make a gas injection and production scheme with the actual production requirement as a constraint condition. Finally, an optimal analysis was conducted of the above scheme. Results show that the NSGA_II-based scheme is reasonable and efficient, not only meeting the production requirement but considering such conditions as geological environment, safetyoperation, etc. This scheme also helps reduce the energy consumption of compressors by above 40% and as a result, significantly cut down the energy waste.     

H储气库注采诱发应力场及断层滑动趋势变化

H储气库运行初期出现了数次弱震或微震，研究该区注采诱发地层应力场变化及断层易滑动性对小震级地震的影响具有重要的意义。为此，通过钻孔崩落数据和震源机制解反演了工区应力方向，并且基于钻孔崩落及钻孔诱发张裂缝数据，利用应力多边形理论来约束应力量值范围；然后，根据多孔介质弹性理论来估算气田开采和储气库周期注采情况下地层应力的变化，进而讨论断层滑动趋势与小震级地震的关系；在此基础上，得出了H储气库最大允许孔隙压力值。研究结果表明：① H储气库工区最大水平主应力方向为N21°E～N23°E，与区域现代构造应力场结果较一致；②H储气库注采前储层段水平最大、最小和垂直主应力量值分别为151.3±11.6 MPa，72.7±3.0 MPa和80.2±1.2 MPa，应力结构类型为走滑型；③在H气田开采初期储层段应力结构类型为逆冲型，而随着天然气的采出逐步转换为走滑型，之后储气库的周期注采使得应力结构类型在走滑型与逆冲型之间转换；④随着天然气开采，断层滑动趋势数值降低，而储气库注气有可能会增加断层滑动的风险，H断层滑动趋势数值随着储气库周期注采而发生周期性变化；⑤诱发微震发生的临界断层滑动趋势数值为0.45±0.03，避免微震发生的最大允许地层压力为27.7 MPa。     

地下储气库地面工艺参数及气井流量计量技术

为开发一套储气库地面配套技术,研究了储气库的注气规模、压缩机型号及注入压力、润滑油吸附与过滤分离技术和气井流量计量工艺。研究认为:天然气驱动方式的效率较电机驱动方式高;采用过滤和分离相结合的特殊结构的过滤分离净化技术,能够满足储气库高速注气的需要;超声波流量计和弯管流量计可实现注、采气的双向精确计量。该系统在喇2注气站进行了应用,能够满足工程要求。     

地下储气库注采动态预测模型

我国地下储气库建设才刚刚起步,目前尚缺乏一套相对成熟的地下储气库注采周期内动态模拟预测以及调峰气量计划配置的实用方法。从气体状态方程入手,推导出了一种预测地下储气库压力和注采气量关系的实用二元回归模型。经国内某地下储气库实例计算表明,该回归模型实用性较强,在地下储气库一个注采周期内的预测精度完全可以满足矿场要求,有利于运行管理部门优化配置地下储气库运行中的天然气供应、销售及储存。     

水侵气藏型储气库注采相渗滞后数值模拟修正方法

以天然岩心气水多周期互驱相渗测定实验为基础,揭示了储气库多周期注采相渗滞后效应,结合Carlson和Killough经典相渗滞后理论,建立了水侵气藏型储气库多周期注采相渗滞后数值模拟修正方法,并通过建立的中低渗透砂岩水侵气藏型储气库地质模型,系统研究了多周期注采相渗滞后效应对储气库流体宏观分布规律和生产运行指标的影响....     

地下储气库多周期运行注采气能力预测方法

注采气能力预测是地下储气库安全运行的核心技术之一,其预测值的准确与否直接影响到上游气田和整个天然气管网的调配生产以及下游用户的用气安全。为此,基于有水气藏型地下储气库多周期注采运行规律,根据地下储气库多周期运行盘库分析方法,利用地下储气库盘库库容参数的定义,通过一系列的数学推导,创建了地下储气库多周期运行注采气能力预测数学模型及预测方法。实例应用结果表明：①该模型预测结果与地下储气库实际运行结果十分接近,预测模型适用性较好、预测精度高;②通过地下储气库多周期运行动态分析并准确把握库容参数未来变化趋势,能够合理预测及评价地下储气库多周期运行注采气能力的变化。目前该方法应用于已建地下储气库注采气能力预测及优化配产配注中,现场应用效果较好,为进一步提高地下储气库运行效率、降低储气成本提供了技术支持。     

普光水平井投产一体化管柱及参数优化

普光气田水平井具有井深、射孔井段跨度大、射孔厚度大的特点,储层层间非均质性非常严重,Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类储层交错分布,部分井存在边底水。为了实现水平井段均匀布酸、提高酸化效果、稳气控水等目的,通过对水平段注酸井筒流动压力分布、吸液强度分析,确定出普光水平井投产一体化管柱的封隔器卡封段级数、滑套下入位置、滑套孔径、孔数、尾管下入深度等参数。通过理论分析和数值模拟计算,研究了普光高含硫水平井不同完井方式下的酸压（化）投产一体化管住的结构及参数优化方法,为高含硫气田水平井分段酸压（化）管柱设计提供了技术思路,提高了普光水平井的酸压（化）效果。     

地下盐穴储气库气密封测试参数设计方法研究

气密封测试要求将氮气/卤水界面设置在套管鞋以下一定位置,同时保证套管鞋处的测试压力在最大操作压力附近,以便检测极限情况下套管鞋和盐腔的泄漏情况。通过建立压力平衡关系模型,给出了气密封测试各主要参数的设计方法,有效地提高了设计准确性,极大地节省了测试准备时间和成本。