高压注水管柱受力分析

进行高压注水管柱受力分析的目的就是根据注水条件研究注水管柱在不同过程中的各类效应，以及这些效应对管柱产生的受力和变形规律，从而明确注水管柱的工作状态，保障注水管柱有效合理地工作。较详细地分析了高压注水管柱在锚定、坐封以及注水3个过程中的受力状态和变形情况，并分析了高压注水管柱在不同过程中受到的各种效应的影响，推导出注水管柱在不同过程中的应力及变形的计算公式，并给出了算例。     

变形井分层注水工艺技术

随着国内许多油田开采进入后期,套管变形井越来越多,为解决由于上层套管变形造成常规分层注水管柱无法下入,以及下入到下部较大尺寸的井筒进行良好的封隔技术难题,研制了常规、高压、深井三种变形井分层注水管柱及配套工具。收集整理了多年在江汉、中原等油田的现场应用情况,并分析存在的问题,最后提出了解决的办法,以达到完善变形井分层注水工艺管柱的目的,更好地服务于油田注水增油,提高老井的的利用率。     

注水管柱可靠性分析与寿命评估

针对目前油田普遍存在的注水管柱失效问题,通过对6种不同材质、不同服役期的旧油管及2种新油管的抗内压试验及在役油管腐蚀情况的测试评定,根据弹性力学理论及材料力学强度校核理论,对在役油管的剩余寿命进行了评估.试验结果可为油田深井高压注水管柱的优化设计提供依据.     

注水井改为注气井的套管柱安全性研究

结合某油田的H1 2 - 1高压注气井开展了套管柱强度校核方面的研究 ,提出了一套适合于高压注气井套管受力分析和强度安全性校核的步骤和方法。在套管柱强度校核中 ,套管的受力分析应当结合实钻井眼轨迹和实际注气工况 ,充分考虑轴向力、外挤和内压力对套管API强度的影响 ,进行三轴应力强度校核 ,同时应该考虑封隔器的安装与否以及安装高度和注气条件下气体所产生的压力 ,以此来计算套管柱所承受的内压力。提出的套管柱设计方法得到了现场验证     

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随着气体增压技术的发展，高压注气在油气田的应用越来越广泛，为了适应高压注气的工况，对注气管柱进行合理设计和安全性校核显得十分必要。 为此，文章结合海洋某油田的一口拟高压注气井，提出了进行注气管柱的设计和强度安全性校核的方法，结合注气管的受力分析和实钻井眼轨迹及实际工况，并充分考虑轴向力、外挤和内压力对注气管强度的影响，进行三轴应力强度校核。在气体压力计算方面，应该考虑封隔器的安装和注气条件下气体所产生的压力。文章提出的注气管柱设计和校核方法已在现场得到了应用。     

柔性复合油管注水管柱的设计与试验

油田采出水中含有大量的硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌等,其腐蚀性强,引起采出水回注井井筒注水管柱严重腐蚀,在满足现有注水管柱工作参数条件下,通过改变注水管柱材质、结构的方法,设计出一种抗腐蚀性能强的柔性复合油管。进行了油管强度校核、室内性能评价实验、注水管柱组合设计和现场试验研究。试验表明:柔性复合油管在现有注水工作参数条件下,使用寿命可达15 a以上,达到了钢质油管寿命的3倍以上,为油田注水井井筒防腐提供了一种新方法。     

迭代法在高温高压井套管柱设计计算中的应用

针对高温高压井套管柱校核计算的特殊性和出现的问题 ,采用迭代法进行套管柱强度校核计算。计算结果完全满足校核计算的要求。这种计算方法不仅适合套管柱的强度校核计算 ,同时还可以应用到其他方面     

海上注水管柱测试短节设计

海上注水管柱在井下的受力、蠕动状况比陆地上的情况更加复杂,目前通常采用理论计算方法,受力和蠕动情况难以准确掌握。设计了一种注水管柱力学测试短节,介绍了测试短节的工作原理,详细阐述了测量短节的结构设计,并对测量短节主轴体的强度进行了校核,为井下测试装置的设计和使用提供依据。     

正压法修复5000m^3罐拱顶

石油大学石大科技集团胜华教学实验厂5 000 m3渣油罐拱顶出现失稳变形.介绍了该罐的主要结构、运行情况及其拱顶失稳变形的形态和程度.对常用的检修法、正压修复法进行比较,决定采用注水正压法进行修复.通过对上举内压力和罐顶承压环强度校核、油罐注水量计算和修复过程的分析,得出如下结论在变形不太严重的情况下,拱顶油罐的失稳采用正压修复的方法是可行的,同时在修复前有必要对油罐进行校核,以防止罐体的升举破坏和罐顶的超压破坏;采用正压法修复时,注水应缓慢,防止因压力升高过快引起危险截面的焊缝拉裂.     

高压注水管柱及配套技术的探究

为了满足酒东油田高压注水井的生产需要,本文针对该油田高压注水管柱失效的原因进行分析,研究了一种高压注水管柱及其配套工具,为油田高压注水管柱设计提供一种技术思路。     

深层高温高压气井完井测试管柱失效分析

深层高温高压油气井完井测试管柱的安全可靠对于确保深层油气的安全高效开发具有重要意义。考虑测试过程中的温压变化、管柱端部约束及屈曲摩阻等因素综合影响,建立了测试管柱受力分析模型,开发了深层高温高压气井完井测试管柱力学分析软件,对新疆顺南地区某井测试管柱进行了温度压力分析、受力变形计算和力学强度校核,揭示了该井完井测试管柱失效的原因。结果表明:利用开发的软件能够较为准确地分析高温高压井测试管柱所处的温压环境,并能对其进行受力变形分析和强度校核,可用于工程实际;该井测试管柱表面受到的局部腐蚀损伤和产生的裂纹会使管柱强度降低,是导致其失效的主要原因;该地区高温高压井中腐蚀对管柱力学强度的影响应给予特别重视。该研究可为高温高压井完井测试管柱优化设计及安全控制提供理论依据。     

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长庆气田开发过程中，硫化氢、二氧化碳、氯离子及水等多种腐蚀介质对井下管柱，地面采、集、输设备会产生不同程度的腐蚀，造成油、套管的断裂，井口装置失灵，集输管线爆破等事故。该气田腐蚀主要有硫化物应力腐蚀和酸性气体的电化学失重腐蚀两类。初期开发的气井由于井底残存部分积液，其中溶有一定量的酸性气体，从而形成酸液对井下管柱的腐蚀破坏。随着气井开发周期的延长，酸液腐蚀过程中产生的Ｈ＋在井下高温高压的作用下将不断地渗入到管柱内，从而降低管柱的硬度和强度，在拉应力的作用下将会造成管柱的应力变形或断裂。为抑制腐蚀介质的腐蚀破坏，建立了气田防腐专项研究项目，从根本上探明长庆气田的腐蚀特点，并借鉴国内其它油气田有关防腐工作的研究结果，开发出适合长庆气田的防腐措施，确保气田长期、高效地开发生产。     

影响高压注气管柱变形的主要因素及计算方法

封隔器解封和管柱永久变形是混相驱油田高压注气过程中遇到的重要问题之一。高压注气作业过程中温度和压力的剧烈变化引起管柱伸缩或受力变化,其主要影响因素有:温度变化引起的温膨效应;压力变化引起的膨径、活塞和螺旋弯曲效应。在前人研究的基础上给出了复合管柱的各种计算模型。初始力是预防管柱损坏的可操作性重要因素,它和管柱各种受力及应力之间有密切关系,对此做了定量分析。研究结果对矿场作业具有一定指导意义。     

一种新型注水泥工艺管柱在套保油田的应用

针对套保油田的出水问题,设计了一种新型注水泥工艺管柱进行水泥堵水。该工艺用油管连接具有丢手功能的可钻桥塞下至预封堵层的上部,在地面采用泵罐车打压使得桥塞坐封,同时配置适量水泥浆注入井内,替完井筒内的水泥浆后打压或上提管柱丢手,上部油管可提出井筒,水泥浆在井下静止状态下候凝。该工艺管柱的主要特点是采用具有节流、单流止逆及丢手功能的可钻桥塞作为主要的封堵工具;丢手部件为铸铁部件,便于扫塞,可进行重复作业。在套保油田施工3口井,成功率达100%。该工艺管柱操作简便,便于推广。     

高温高压气井多封隔器管柱完整性分析方法及应用实例

为了分析计算多封隔器管柱的力学行为并评价封隔器的完整性,以压裂施工载荷工况下的双封隔器管柱系统的完整性为研究对象,提出了管柱力学全长分析与封隔器芯轴三维有限元分析结合的综合分析方法,并给出了相关的分析计算流程。以塔里木盆地迪西1井的弹塑性力学分析为例,首先对整体管柱全长进行了三维有限元分析,求取在管柱各处的应力分布;然后采用三维实体单元分析封隔器芯轴的局部结构中的应力分布与塑性应变分布,判别双封隔器管柱作业的安全性。研究结果表明:①在重力、液体压力和温度应力的作用下,管柱各处的轴向应力状态为拉应力,处于弹性应力范围;②在管柱轴向应力和液体压力共同作用下的芯轴发生了明显的塑性变形;③为了缓解压裂施工导致的温度下降引起的轴向拉应力过大的现象,应在两个封隔器之间加装伸缩节。结论认为,该方法用于分析多封隔器管柱得到的变形及应力分布数值结果与实际情况能很好的匹配,证明了该方法的有效性和实用性。     

地层测试管柱力学分析

地层测试是油气田勘探和开发的重要过程。在地层测试过程中,测试管柱在多种载荷作用下,形成复杂的应力和应变,有时会引起管柱的屈服破坏、断脱破坏或发生永久性的螺旋屈曲,造成较大的经济损失。根据地层测试作业过程,考虑井眼轨道、测试管柱的组成、井内流体的性能、管柱内外压强、管柱与井壁的摩擦系数、地温梯度、空气温度、油管温度、测试阀的类型、封隔器的类型、封隔器的活塞效应、管柱螺旋失稳效应等参数,建立了测试管柱在整个作业阶段的力学分析数学模型,并用差分法求解,给出沿整个管柱的拉力、扭矩、应力、安全系数、稳定性、伸长等参数。用Visual Basic 2008编制了计算软件,并进行了现场应用。     

高温高压高含CO2气藏试气井下管柱力学研究

吉林油田松辽盆地南部长岭断陷深层火山岩气藏地质条件复杂,气井高温、高压、高产、高含CO2,给经济、安全的试气工艺带来了挑战。针对吉林油田深井试气管柱结构、试气作业的特点,考虑内外压力对管柱稳定性的影响及深井高速气流的作用,并综合考虑管内外流体压力、黏滞摩擦、弯曲失稳后法向支反力及库仑摩擦力的影响,建立了管柱失稳变形的微分方程,以此分析了管柱弯曲失稳的临界栽荷和管柱在井下的栽荷、应力及变形情况,用可视化Visual Basic语言编制了井下管柱力学计算软件,并分析了在长深×井试气工作中的应用情况。所建立的模型和编制的软件对将来类似井作业具有实际的指导和借鉴意义。     

关于内外压力对油井管柱稳定性影响问题的再讨论

文献[1]（李子丰.内外压力对油井管柱等效轴向力及稳定性的影响[J].中国石油大学学报:自然科学版,2011,35（1）:65-67.）的结论可分为2部分:其一,否定传统理论,文献[2]（韩志勇.关于内外压力对油井管柱轴向力和稳定性影响问题的讨论[J].石油钻探技术,2013,41（6）:12-18.）已经对此进行了详细的分析和讨论;其二,给出了内外压力对油井管柱稳定性是否有影响的结论,认为“内外压力对悬挂油井管柱的稳定性没有影响;内外压力本身对两端固定油井管柱的稳定性没有影响;两端固定后内外压力的变化对油井管柱的稳定性有影响”。本文重点讨论第二部分结论。通过4个例题的计算,证明文献[1]关于悬挂管柱的结论仅仅适用于非梯度压力,而对液柱压力或液柱压力与非梯度压力的组合,则是不正确的。通过逻辑关系分析,认为文献[1]关于两端固定管柱的结论是自相矛盾的,“内外压力本身对固定管柱的稳定性没有影响”的结论是不正确的。研究发现,文献[1]在公式推导中有严重错误,认为两端固定管柱的下端仍然存在液压力,而且推导出的公式在应用中存在很大的局限性。文献[1]在公式推导中出现严重错误的根源在于不承认虚力的存在。      

实验设计方法在气井完井管柱选择中的应用

当深层高温高压气井采用酸压措施生产一体化管柱完井投产时,既要防止管径太小酸化压裂时摩阻太大导致井口施工压力太大,影响井口的安全性,也要防止管径太大井筒携液能力差,使气井过早停喷,因此需要选择合理的完井管柱或完井管柱组合。通过利用实验设计软件对影响气井井口施工压力的4个主要参数进行优化设计,在优化设计的基础上对设计出的14种参数组合进行了井口施工压力计算,并进一步回归出了井口施工压力计算方程,经与实际计算的结果对比,模型的平均相对误差为0.24%,同时还利用优化设计得到了不同井深不同管柱组合下的井口施工压力曲线图版,可以从图版上很直观地选择管柱。运用该方法可以计算不同参数组合下的井口施工压力并进行敏感性分析,也可以对新井进行管柱优化设计。     

定向井全井段钻柱下放过程应力及接触力分析

钻柱在下放过程中,由于井眼轨迹的影响和井壁的约束,钻柱会产生弯曲应力、接触压力和摩擦力等初始应力。忽略钻柱轴线与井眼轴线重合这一前提假设,模拟了整个钻柱的下放全过程,得到了真实的钻柱初始状态,对钻柱下放过程中的应力及接触力进行了分析。在有限元处理中把整体模型假设为细长梁在管内沿管轴线的下放过程,将井壁考虑为刚体。模拟结果表明,从全井段应力变化来看,直径段由于重力作用呈线性减小趋势,而进入造斜段时则迅速增加,在接触处和截面突变处变化剧烈,进入稳斜段后,在靠近钻头附近趋于平稳,维持在较低水平。