非均匀地应力下套管应力的敏感性分析

套损是影响地下储气库井筒完整性的关键问题,制约着储气库长期的安全生产。为此,基于弹性力学理论,运用有限元分析方法,建立了理想固井状态下的套管-水泥环-地层组合分析模型,对受非均匀地应力时组合体各层Mises应力的分布规律进行了研究,讨论了套管应力对水泥环与地层的弹性参数变化的敏感程度。结果表明：套管内壁的应力明显高于水泥环和地层内壁的应力且沿井周呈非均匀分布;地层弹性模量对套管内壁应力的影响最为显著,套管应力随地层弹性模量的增加急剧减小;其次为水泥石弹性模量,当其与地层弹性模量相同时,套管应力达到最大。该研究成果可为优化套管完井设计和预防套管损坏提供理论参考。     

舍女寺油田高压注水引起的套管水泥环应力变化及泥岩蠕变对套管的影响

高压注水将会引起套管内压的变化,在这些不同条件影响下,对套管、水泥环应力场、位移场的变化规律的认识将有助于我们深入理解套管损坏的机理,设计合理的注水压力界限。文章拟采用三维有限元方法,研究以上不同因素对套管、水泥环应力的影响规律,并且分别从地应力的非均匀性引起的套管应力变化规律、泥岩断层蠕变位移引起的应力变化规律以及注水引起地层吸水软化引起的应力变化规律进行研究,以加深对高压注水导致地层、套管破环机理的认识。     

高压注水参数变化对套管、地层应力的影响

高压注水可提高采收率,但易引起套管损坏。通过ANSYS建立套管、水泥环、地层应力的三维有限元分析模型,对计算结果进行分析,研究了套管管体与射孔段有效应力与注水压力的变化规律,得到了多项式回归方程,及注水温度与压力共同作用对套管、地层应力的影响。     

大庆深层致密气固井质量对完井套管受力变形规律的影响

为了进一步明确大庆深层气致密储层大规模压裂过程固井质量对完井套管受力变形影响程度,采用有限元数值模拟分析方法,建立了套管、水泥环、地层三维分析模型,模拟不同水泥环缺失工况条件下压裂参数对套管受力变形状态。研究表明,固井水泥环缺失会导致套管受到应力急剧升高,套管存在变形风险。当偏心距离为4mm、8mm、12mm时,随着水泥环厚度的增加,套管受到的最大等效压力呈现不断变大的趋势;当水泥环周向上缺失90°时,固井套管所受等效应力最大,相对于完整水泥环套管承受的最大等效应力增加了66.9%。研究成果可为大庆深层致密气大规模压裂套管变形防治提供依据。     

固井水泥环性质和厚度对套管承载能力的影响研究

油气井固井注水泥作业主要目的就是要形成质量较好的水泥环,起到支撑及保护套管的作用。但在钻井和开发过程中,水泥环会受到多种不利载荷的影响,如温度应力、地层岩石围压、套管内压力等,使水泥环不能起到有效保护套管的作用。本文以某口井作为研究对象,根据弹性力学的相关理论并结合有限元方法,通过建立有限元模型,利用和操作有限元分析软件ANSYS,系统的研究了水泥环性质、厚度,对套管的承载能力的影响规律,并根据以上情况提出了相应的措施,用于指导现场工程实践。     

水泥环封固质量对套管安全影响研究

压裂改造施工是致密油气资源开采的有效技术手段,在改造和生产过程中,油气井在井下面临着复杂的温压工况条件,水泥环封固质量就是套管安全服役的重要基础。根据长庆油田常见井身结构,针对套管试压或压裂工况,建立不同水泥环封固条件下的套管-水泥环-地层力学模型,考虑不同试压或压裂压力、套管壁厚等因素,计算套管应力状态。在此基础之上,根据不同水泥浆上返高度、水泥环封固状态和套管下入深度,开展套管安全状态评价。研究结果表明,水泥环封固完全时,套管等效应力都较小;水泥环出现窜槽缺失,套管应力将迅速增加,甚至超过套管屈服值,套管产生塑性变形;环空水泥环封固高度过低,套管安全系数会大幅降低。因此在固井施工过程中,必须保证环空水泥环封固质量,同时考虑水泥浆上返高度,从而保证套管在井下工况条件安全服役。     

变内压条件下膨胀水泥与地层机械性能的匹配

以膨胀水泥和地层作为研究对象,以维持井筒完整性为目的,利用弹性力学理论,借助有限元方法模拟分析了套管内压变化条件下膨胀水泥和地层机械性能对井筒完整性的影响,研究了两者机械性能的匹配关系。研究表明:膨胀水泥弹性模量越大,水泥环内最大米塞斯(Mises)应力越大;膨胀水泥泊松比越大,水泥环内最大Mises越小,水泥环内最大周向应力越小。地层弹性模量越大(地层越硬),水泥环内最大Mises应力越大,水泥环内最大周向应力越小;地层泊松比对水泥环内最大Mises应力和最大周向应力的影响较小。建议硬地层(弹性模量大)匹配弹性模量较小、泊松比较大的膨胀水泥,重点预防水泥环的挤压破坏;软地层且内压较小时匹配弹性模量较大、泊松比较大的膨胀水泥,重点预防水泥环的周向拉伸破坏。     

套管水泥环在高压注水条件下的受力分析

在弹塑性力学理论的基础上,对套管和水泥环组合力学模型进行有限元三维建模,在高压注水条件下,分析套管和水泥环所受应力与注水压力之间的关系。在理论分析的基础之上,结合计算机数值计算手段,并通过ANSYS有限元软件模拟分析,得到套管和水泥环在内、外压作用下的应力应变云图,以及它们的应力随注水压力变化的多项式函数。     

水泥环对磨损套管抗内压强度的影响研究

用弹性有限元方法,建立套管一水泥环的有限元力学模型.对套管--水泥环内壁不同磨损量时的杭内压强度进行了计算,分析了在不同磨损量时,在内压作用下,套管管体达到屈服时,VonMise应力随套管最小壁厚和圆周方向的变化情况,并比较了在相同磨损量下,套管和套管一水泥环之间Von Mise以及抗内压强度之间的大小关系,最后得出了在相同磨损情况下,水泥环对磨损套管抗内压强度的影响效果.     

内壁磨损套管在非均匀地应力作用下的应力强度分析

西南油气田深井内壁磨损套管在地层深部非均匀地应力的作用,受力工况恶化,挤毁风险加大。为了了解地应力非均匀程度、方向及其与磨损位置夹角对套管抗挤强度的影响,本文建立了磨损套管-水泥环-地层系统的有限元力学模型,并进行了算例分析,结果表明:在非均匀载荷作用下,内壁磨损套管受力状况趋于恶化,载荷非均匀性(最大主应力与最小主应力之比)越大,套管的工作应力越高,被挤毁的风险越大;当最大主应力方向与磨损月牙夹角为90°时,磨损引起的套管应力增加和地应力非均匀性导致的应力非均匀分布叠加,套管的受力状态进一步恶化,是最危险的情况。     

油气水井井筒完整性研究综述

在油田开发过程中,井筒完整性对于油田钻井和后期增产措施实施大规模压裂起着至关重要的作用。本文结合试验数据,探讨井筒完整性的失效机制,分析了地质环境、井眼曲率、水泥环性能密封以及油套管腐蚀速率等多方面影响因素。结果表明,地层泥岩吸水蠕变和膨胀、产层出砂、岩层滑动、断层活动、盐岩蠕变、坍塌及地震都会造成套管损坏;井眼曲率越大套管强度也越大,对套损的损坏就越严重;利用水泥环力学性能分析,探讨密封完整性对井筒完整性的影响;同时分析油套管腐蚀的影响因素,这些因素都对保证井筒完整性起着至关重要的作用。     

复杂条件下油井套管损坏及预防探讨

油田在生产开采的中后期阶段,井下经常会出现套管损坏的现象,套管损坏会对油田的正常生产作业造成严重的影响,对油田的经济效益有很大影响。套管损坏的原因除了地质方面影响,还有工程的方面的影响。要想有效的预防油井套管损坏现象,就必须要针对油井套管损坏进行的深入的分析。本文主要就油井套管损坏进行了分析,提出了预防套管损坏的相关措施。     

LH-CDT伽马密度测井仪在工程测井应用

文章描述LH-CDT伽马密度测井仪的原理,在实际使用中结合声波变密度测井资料的(CBL)处理结果进行综合评价,可以准确确定套管—水泥环—地层的微间隙、微环胶结;水泥环孔道、空洞和水泥缺失等现象,为寻找油井中的油层窜槽等提供最好的检测手段。它可以弥补CBL测井的不足,在微观上进一步解释声波变密度测井无法提供的信息可以测量套管外介质的平均密度和最大密度以及套管相对井壁的偏心率套管平均壁厚,测量套管节箍和套管扶正器的位置。     

油水井出砂对套管损坏的影响机理研究

东濮凹陷文中油田投入开发以来,随着出砂的加剧和地层压力变化,套损井逐年增加,套管的损坏严重影响采油井正常生产及措施实施,目前已经成为了文中油田各个油藏开发管理区块后续开发和治理所必须亟待解决的难题。本文主要根据井下工具的受力状态进行疏松砂岩地层出砂因素对套管损坏机理探讨,以东濮凹陷文中油田历年井况大调查套管损坏资料为依据,在对出砂油井套管损坏形态、层位与射孔状况、岩石性质等因素进行综合分析基础上,对疏松砂岩出砂、上覆岩层坍塌等主要方面导致的套管受力变形进行研究,为探讨及防治措施提供依据。     

管外顶水封窜技术在稠油井的应用

杜X块经过多年蒸汽吞吐开发,注汽过程中由于交变热应力作用导致水泥环损坏而失效,造成油层顶水下窜,导致油井出水严重。针对这一问题,配合挤入化学复合堵剂、耐高温堵剂以及水泥浆进行套管外封堵,最终达到降低油井含水率的目的。     

套管和水泥环对井间电磁场测井的影响

本文以电磁场理论为基础,假设地下非均匀介质是关于发射器所在的井轴对称,发射源为处于垂直于井轴放置的通以交流电的多匝线圈,充分考虑套管、水泥环对地层信号的影响因素,建立了井液、套管、水泥环、地层四层媒质模型低频电磁场的求解方法,分析了不同地层电导率、套管和水泥环对井间电阻率测井的影响。研究表明,套管和水泥环的存在,对低阻值地层和高阻值地层电阻率测井都有影响,尤其是对低阻值地层的影响较为明显。接收信号电动势幅度受套管磁导率影响较大,受水泥环磁导率影响较小。     

油井套损原因及生产特征分析

套管损坏在很大程度上影响着油气井的正常生产,甚至导致油气井报废,通过分析总结,认为套管损坏的原因主要分为外因和内因,外因主要是指大型的增产措施导致套管承压过高,降低其性能,内因主要是地层压力变化导致的地层下沉或滑移造成套管发生应力损坏,入井流体或产出液对套管的腐蚀等。通过对不同原因导致的套损进行快速、及时的识别有利于及时对油气井套损做出处理。     

油田采油管柱技术应用探讨

油井套管因腐蚀等原因造成套管损坏、穿孔漏失后,地层水由套管损坏处流入油井中,影响油井的正常生产,严重时还会倒灌地层。为此,套管漏失井油层保护采油技术采用丢手封堵管柱,上部泵抽管柱通过插入密封方式与其连接,可以阻止生产和检泵作业时套损处漏失水和洗井液进入油层,起到保证油井正常生产,防止油层污染的作用。本文主要探讨油田采油管柱技术及其应用。     

热采井井筒环形空间温度场分布研究

在稠油热采过程中,必然产生温度场在井筒内传递问题,了解温度场分布等情况对采油周期、出油量、出油质量、套管损坏具有十分重要的价值。以注蒸汽热采井过程中井筒内温度场分布情况作为主要研究内容,利用有限元分析软件ANSYS16.2建立了井筒环形空间温度场分布研究模型,对井筒环形空间进行温度场分析,分析出了不同油管材料下环形空间温度扩散情况。结果显示:油管导热系数对地层-水泥环-套管组合系统的温度有着明显的影响作用。     

膨胀管加固同时修复水泥环技术的开发与应用

声波变密度资料显示,套损井段内的管外水泥环存在不同程度的损坏,而大修措施会进一步加重水泥环的损坏,油层顶部或射孔井段内套损的井,采用单一的密封加固工艺可以实现套管内的密封及加固,但套管外的水泥环损坏造成的套管外窜槽未得到治理,存在套损隐患,也影响正常生产。先期进行的水泥环修复技术研究,用超细水泥浆作为堵剂进行封堵,解决了因套损水泥环损坏导致的管外窜槽问题,但由于工期长,工序复杂,且修复水泥环失败后会导致井的报废,操作性不强。在原有工艺的基础上,开展了膨胀管加固同时修复水泥环技术研究,研制了注水泥封隔器等工具,研究并简化了施工工艺,缩短了施工周期,提高了修复的成功率。