可膨胀割缝管膨胀性能试验研究

可膨胀割缝管（EST）是在管材上割出一系列交错排列且相互重叠的轴向割缝,比实体管更容易膨胀开。材料选择和割缝结构优化是可膨胀割缝管的关键技术。采用不同材质和不同割缝结构的割缝管进行试验,根据割缝管膨胀前后性能变化情况,优选出合理的管体材料及割缝结构。试验表明,割缝管正常膨胀压力为85kN,膨胀后其内径膨胀率达到了39％以上,管体材料具有良好的延伸性。割缝结构具有良好的抗开裂性能和止裂性能。     

可膨胀割缝管与纤维水泥井下衬管系统

目前已研制出可膨胀割缝管与纤维水泥井下衬管系统，其目的是暂时保证井段的完整性，允许钻井作业继续通过更深的过压地层或枯竭地层。此衬管安装在以前安装的套管下面，并保证井眼直径变化很小或没有变化。这种技术不用某种技术套管或应急套管而达到降低成本目的。尤其在高温高压井的井身结构设计中可以发挥更大的作用。本文介绍上述技术及安装方法和评价程序。重点叙述在欧洲和美国陆上和海上的现场试验。     

用于复杂完井与钻井的新式工具——可膨胀割缝管

一种新式可膨胀割缝管（ＥＳＴ）最近通过现场试验，在钻井和完井作业中取得潜在的技术效益和经济效益。现场试验表明，割缝管主要有两种用途：一是在钻井期间，割缝管与纤维水泥结合使用，可以保持原有井眼直径，而不必下入技术套管穿越多事故区；二是用于完井，膨胀的割缝管将防砂筛网靠紧射孔套管，起到有效防砂作用。     

不同布缝形式的割缝筛管抗挤强度有限元分析

针对割缝筛管不同缝槽排列形式会影响筛管抗挤强度的问题,考虑了平行、交错和螺旋3种不同的布缝形式,并以有限单元法为基础,同时建立割缝筛管的力学模型,分析出割缝筛管在3种不同布缝形式下的抗挤强度。计算结果表明,平行和交错布缝形式对割缝筛管抗挤压强度的影响基本相同,而螺旋布缝对割缝筛管抗挤压强度影响比前两种更大。研究结果可为合理地选择割缝筛管的参数,延长其使用寿命提供一定的理论依据。     

适用于复杂钻井和完井的新型膨胀式割缝管

本文介绍一种适用于复杂钻井和完井的新型膨胀式割缝管的结构、用途和试验结果。它实质上是一种切割有一系列交错叠加的轴向缝的管子，其直径可膨胀数倍。在钻井作业中，它与纤维水泥一并使用，可免下技术套管。在完井作业中，用它安装筛管，无需砾石充填就能有效防砂。     

均匀载荷作用下割缝筛管的应力分析研究

割缝筛管是采油防砂的一种重要的器材,但是研究表明,分布在割缝筛管上的割缝对其应力分布有很大的影响,所以确定不同参数下割缝筛管的应力的变化趋势是合理设计割缝管的重要依据。文章采用有限元法建立割缝 筛管的三维有限元力学模型,以CATIA为软件平台,对钢级为N80的石油割缝筛管进行有限元数值计算分析。结果表明,在缝数、缝长和缝间距一定的情况下,随着缝宽的增加,对应力分布没有明显的影响;在缝长、缝宽和缝间距一定的情况下,随着缝数的增加,应力分布趋于均匀,且逐渐减小;在缝数、缝宽和缝间距一定的情况下,随着缝长的增加,应力由均匀分布趋向应力集中,并逐渐增大。研究结果为合理地选择割缝筛管的设计参数,提高其使用寿命提供了一定的理论依据。
     

割缝筛管抗挤压强度综合因素有限元分析

确定不同参数下割缝筛管的抗挤压强度的变化趋势是合理设计割缝筛管的重要依据。利用CATIA软件,根据弹塑性有限元法建立了不同参数下割缝筛管强度分析的空间力学模型,该模型可以通过任意改变尺寸参数,对其抗挤压强度进行综合因素的有限元力学分析。结果表明:缝长是影响割缝筛管抗挤压强度的主要因素,在缝数和缝宽一定的情况下,随着缝长的增大抗挤压强度降低,不同缝长,降低的程度不同;在其他参数不变的情况下,缝间距变化对割缝筛管的抗挤压强度系数影响很小。研究结果为合理地选择割缝筛管的设计参数、提高其使用寿命提供了一定的理论依据。     

可膨胀管旋转膨胀系统设计研究

早期的膨胀锥在应用于实体管膨胀时，不但需要较大的轴向力，而且存在套管膨胀后的轴向尺寸会有较大的减小等难题。文章根据旋转膨胀系统结构中滚轮上所受的压力、滚轮轴强度、所需的液体压力及活塞直径等参数，从保证套管能被顺利膨胀出发，结合工程实际，建立了力学分析模型，并设计了旋转膨胀系统的具体结构，对主要零件及主要参数（本体、活塞、滚轮轴、滚轮等）进行了强度设计和尺寸设计。所设计的整套膨胀系统在钻压作用下沿轴向有一位移，同时限压阀因为压力降低而复位，液体压力再次逐渐升高，这样就完成了一个周期动作。上面的动作周而复始，形成了一个连续的膨胀过程，从而完成对套管的膨胀作业。     

基于Ansys数值分析优化割缝筛管结构设计

割缝筛管是一种防砂和井眼支撑的重要完井工具,广泛应用于石油工业的水平井、侧钻井、分支井等完井中。受地质等因素的影响,筛管破坏形式有很多种,筛管设计时应在满足原油流通面积的同时,具有足够的强度和使用寿命。该文针对常用的直线平行割缝筛管给出了参数设计方法和优化思路,并应用有限元分析软件对筛管强度进行了数值模拟分析。Ansys有限元分析软件对筛管强度的分析和结构优化具有一定的指导意义,结合现场统计信息的割缝筛管参数设计方法,优选合理的缝长、周缝数和轴向缝间距对于提高筛管强度,降低生产成本具有重要意义。     

割缝衬管完井渗流场的有限元分析

为了得出元坝地区海相碳酸盐岩气藏割缝衬管完井渗流规律,在充分考虑真实天然气的偏差因子、密度以及黏度随压力变化的基础上,建立了渗流数学模型,并利用Comsol Multiphysics软件对该模型进行求解计算,得到衬管完井方式下近井壁的渗流场分布。通过从X平面提取若干条割线,进一步分析各割线处压力的分布特点;最后对裸眼完井渗流场进行对比,计算出衬管完井的产能比。研究得出:在割缝衬管完井渗流场中从供给边界到井底之间的压力表现为明显的"压降漏斗"趋势,与常规解析解趋势相一致。当气体在远离井筒位置时渗流速度很小并且流速接近稳定,在井筒附近区域渗流速度分布呈波浪式,其中两端的渗流速度最大,为速度敏感性分析的重点。定量分析了割缝衬管完井的产能比,结果表明割缝衬管完井的产能比裸眼完井的产能下降了2/3。     

非均匀载荷对割缝管抗挤强度的影响

文章在建立非均匀外载模型的基础上，对结构为N80钢级割缝管的抗挤强度进行了研究。采用有限元法建立了三维有限元模型，根据弹塑性力学理论，借助有限元软件，分析计算了非均匀外挤载荷作用下割缝管的抗挤强度。分析了不同模型在相同不均匀系数、同一模型在不同的不均匀系数的情况下对等效抗挤强度的影响。研究表明，管体抗非均匀载荷的能力远远低于抗均匀载荷的能力，非均匀载荷作用下不均匀系数是影响强度的关键因素。其结果有利于指导在非均匀载荷作用下割缝的设计，对分析套管变形损坏的机理提供了依据，有利于对套损预防提出有效的建议。     

热采井中复合缝腔割缝筛管的抗压强度研究

根据热力学原理,结合特定现场地层特点,计算了在热采过程中筛管表面温度分布,并利用有限元软件分析了在此温度分布条件下筛管的抗压强度。结果表明,在外部围压作用下,筛管的应力分布不均衡,仅有局部极小的区域应力较大,该区域主要集中于筛管的缝腔处。在热采情况下计算的筛管整体Von Mises应力大于在常温下计算得到的应力。在较大的外压载荷下热采温度对筛管抗压强度的影响很小甚至可以忽略。筛管的抗压强度随缝长的减小和割缝数的减少而增大。这种分析方法对研究井下热采过程中割缝筛管复杂的温度应力情况有一定的指导意义。     

割缝筛管的结构设计与强度数值模拟分析

割缝筛管是一种防砂和井眼支撑的重要完井工具,广泛应用于石油工业的水平井、侧钻井、分支井等完井中。受地质等因素的影响,筛管破坏形式有很多种,筛管设计时应在满足原油流通面积的同时,具有足够的强度和使用寿命。针对常用的直线平行割缝筛管给出了参数设计方法和优化思路,并应用有限元分析软件对筛管强度进行了数值模拟分析。Ansys有限元分析软件对筛管强度的分析和结构优化具有一定的指导意义,结合现场统计信息的割缝筛管参数设计方法,优选合理的缝长、周缝数和轴向缝间距对于提高筛管强度,降低生产成本具有重要意义。     

环形割缝在可膨胀砂筛完井中的作用

当可膨胀的砂筛安装好后,筛管的外部和岩石之间的缝隙能够开始从零向上变化。钻井后井眼的状态、后来的测井或是完井操作、筛管的特性和膨胀过程等对这个缝隙都有影响。描述了关于长期的和短期完井中割缝冲击力的模拟实验。测量封闭井眼的实验表明,与裸眼相比,筛管的存在能提高井眼的稳定性。当环形割缝存在时,提高的幅度会降低。岩石变形模拟支持这一结论,它指出了对于一个径向刚度很低的筛管,有一个非常小的缝隙或是没有缝隙都是比较合适的,而刚度高的筛管能够承受稍微大一些的缝隙,可达几毫米。在这两种情况下,都会发生岩石屈服变形。割缝再增大,超过了允许的屈服极限,岩石就会遭到破坏,从而导致了点载荷和腐蚀问题。这个实验采用一种新型的双稳砂型筛管。虽然这种筛管是为了尽可能和井壁相配合而设计的,并且有非常低的扩散力,但是其结论同样适用于其他类型的筛管。     

热采井割缝筛管的热应力分析

筛管内过热的蒸汽使地层及筛管温度升高,对筛管产生相当大的热应力,此应力可能使筛管产生弯曲变形或断裂,导致油井停产或油井报废。因此,通过ANSYS有限元分析软件的数值模拟,计算得到筛管-地层的温度场分布,然后将筛管温度场导入到三维模型的应力场中,得到温度变化对割缝筛管的热应力和热变形。实例计算结果认为,蒸汽温度为350℃时,在正常注汽和突然停注2种状况下的筛管热应力分别为682.147、703.229MPa,其中突然停注时的热应力超过了筛管材料的屈服极限690MPa,这是导致筛管损坏的最危险状态,最大热应力发生在筛管缝中央。     

割缝防砂筛管抗挤强度有限元计算模型

针对割缝防砂筛管周围或缝内部堵塞，造成井眼压力增加，可能会导致筛管被挤毁的问题，采用有限元方法，通过大型有限元程序，建立了其抗挤强度的有限元计算模型。根据弹塑性理论，对割缝防砂筛管进行分析，得出其抗挤强度。结果与国外的实验数据进行对比，数值模拟结果比实验值略大，但两者相差较小，证明了该模型的正确性。为其他尺寸割缝筛管的抗挤强度设计提供了一种数值计算方法。     

可自适应膨胀防砂筛管割缝表面腐蚀试验研究

为了进一步了解可自适应膨胀筛管腐蚀的影响因素,提高该防砂筛管的应用性能,介绍了该防砂筛管割缝表面腐蚀试验的原理,对温度、氯离子、钙离子、pH值变化对割缝表面腐蚀的影响进行了试验和分析,为该防砂筛管的应用提供了依据。研究结果表明,在30～80℃之间时,随着温度的升高,表面腐蚀速率加快,在80℃时达到最高点后,开始回落;在含有氯离子的溶液中割缝表面易发生点蚀,随着氯离子质量浓度的增加,腐蚀速率呈下降趋势;钙离子对割缝的腐蚀有抑制作用;pH值在3～6之间时,随着pH值的增加,腐蚀速率下降。     

水平井割缝筛管下入强度研究

针对水平井完井中割缝筛管下入过程中的强度问题,建立了割缝筛管强度计算模型。采用模拟试验和有限元分析2种方法对水平井割缝筛管的强度进行研究,并进行了对比分析,结果表明,在割缝筛管弯曲段割缝尖端处的轴向应力较大,使缝张开的应力和剪应力均较小;对于宽度为0.5mm,缝长80mm,每周30条缝,缝间距20mm的割缝筛管最大Mises等效应力为252.88MPa,小于其材料的屈服强度,因此该割缝筛管强度满足实际应用要求。提出的研究方法为割缝筛管研究提供了新的思路,可用于割缝筛管强度分析、可靠性评估和割缝筛管优化设计。     

可膨胀管技术及其应用

可膨胀管技术就是将管柱下入井底,用驱动头以液力或机械的方法使管材永久变形,从而达到增大采油管柱或井眼内径的目的。可膨胀管包括可膨胀式割缝管和可膨胀式实体管 2种。它们可应用于钻井、完井及采油、修井等作业全过程,被认为是 2 1世纪石油钻采行业的核心技术之一,该项技术的几个应用领域在国外均投入到工业实施。文中介绍了可膨胀管技术的膨胀机理、优点及其应用。     

梯形割缝筛管的参数优化设计研究

在充分考虑了原油渗透率、流动阻力及使用寿命等因素的基础上,以强度约束为主要约束条件,利用混合遗传算法多目标优化方法,对梯形割缝筛管的参数进行了综合优化设计。优化结果表明,混合遗传算法适用于割缝筛管参数的多目标优化,优化后的割缝筛管防砂效果理想、防砂周期长。