射孔对套管强度的影响研究

针对油田射孔段套管损坏严重的问题，采用有限元分析软件，按照平面问题，以实体建模的形式，研究了射孔对套管强度的影响。明确了射孔直径、密度及相位等与套管强度的关系。指出射孔段应采用加厚套管，提高屈服强度30％左右，才能满足生产的需要。     

射孔对套管强度的影响

射孔是造成套管损坏的重要原因之一 ,它的影响特点和程度取决于多种因素。利用有限元ANSYS分析软件 ,对 139 7和 177 8mm套管在压裂、注水和常规开采情况下 ,不同的射孔孔径、射孔密度和射孔相位给套管强度造成的影响作了分析。结果表明 ,射孔后套管内的应力随射孔孔径、射孔密度和射孔相位的增加而增大 ,并使套管的抗拉、抗压强度降低 ;但在一定射孔孔径、射孔密度和射孔相位下 ,射孔产生的最大应力和应变不超过允许的范围。分析研究结果为套管柱的合理设计提供了一定的理论依据     

射孔对生产套管强度的影响规律研究

为了深入了解射孔对生产套管强度的影响,采用弹塑性有限元分析方法,分别对未射孔套管和不同射孔密度套管的极限承载力进行了分析.计算和试验结果都表明,射孔后套管的极限承载能力均有不同程度的下降,下降幅度与射孔密度有关.因此,在套管柱设计时应该考虑射孔的影响.     

射孔参数对套管强度影响有限元分析

在不同的孔密、孔径和相位角情况下,应用板壳弹性体线性理论模型,对射孔套管进行了有限元分析,并对射孔套管强度的影响程度进行了计算。结果表明:孔密小于32孔/米时,套管强度的影响程度不大;孔径小于16mm时,套管强度的影响程度可以忽略;90°相位角套管强度影响程度最低。     

射孔参数对套管强度影响的有限元分析

近年来,各油田套损的比例一直居高不下,已经严重影响了油气井的正常生产,因此能有效减少套损率,已成为目前各油田研究的重要课题。针对造成套损的几种主要因素的其中一项—射孔作业,通过ANSYS有限元软件,分析出不同射孔参数时的套管应力变化,得到了孔径、孔密和相位角与套管最大Mises应力之间的关系,并给出了Φ139.7mm×7.72mm套管的最优射孔参数,可为实际的射孔作业提供一定的参考。     

射孔参数对套管强度和产能影响的综合分析

水力深穿透射孔技术作为新型完井技术能有效地改善开采环境和提高油气产量。但是,它在套管上开窗后会产生应力集中并导致套管强度损失问题。因此利用有限元分析方法,建立开窗套管三维受力模型并通过ANSYS仿真计算。重点研究了射孔参数对套管强度的影响规律并综合考虑产能影响提出射孔优选方案：孔距0．1～0．5m,孔径20-40mm．沿着最大水平地应力方向射孔并尽可能地增加射孔深度。本研究结果对水力深穿透射孔技术现场运用可提供参考依据。     

页岩气井射孔过程模拟及射孔套管性能评价研究

射孔完井法是页岩油开采中主要的完井方式,套管射孔后会造成套管力学性能的变化,从而影响油气开采的产能.通过地面全尺寸射孔模拟试验,确定不同射孔工艺下孔径的变化规律,并通过材料试验,确定了孔口周围屈服强度变化规律,明确了高速粒子流穿孔过程组织形态形貌变化.基于此,建立了射孔套管剩余抗挤强度量化表征有限元模型,确定了不同射孔...     

射孔参数对套管强度影响的有限元分析

采用ANSYS数值模拟方法,分析了套管Mises应力分布,重点研究了不同孔径、射孔密度和相位角的套管最大Mises应力,得出最大应力与孔径、射孔密度和相位角间的关系。结果表明,在地层参数和载荷一定的情况下,套管射孔孔径存在一个最优值,它既可以优化套管应力分布,又可以增加过流面积;射孔密度小于20孔/m时对套管最大Mises应力影响不明显,对壁厚较薄的套管应力影响要大于壁厚较厚的;在挤压和轴向载荷组合作用下,套管最大Mises应力随着射孔方位角成近似正弦三角函数变化,射孔方位角为15和90°时(与最小主应力方向的夹角)射孔处套管应力最大,方位角为60和140°时射孔处套管应力最小。     

射孔开裂套管的剩余强度研究

经有限元分析提出了射孔开裂套管应力强度因子近似计算公式,采用最新的套管材料断裂韧性实验数据,研究了孔裂套管临界承载能力,阐述了J55、N80孔裂套管剩余强度与裂纹长度的关系,指出在套管设计中应考虑裂纹对套管强度的影响和消除套管射孔开裂的重要性。     

射孔对套管抗挤强度的影响分析与试验

由于射孔孔眼改变了套管结构,当套管受外力后,孔眼周围出现应力集中而使套管的强度降低,套管
发生损坏。射孔对套管的影响非常大,为明确射孔参数对套管抗挤强度的影响,利用ＡＮＳＹＳ有限元软件建立了三
维射孔套管有限元力学模型,并分别建立了不同射孔参数的有限元模型进行有限元分析。研究结果表明,孔眼附
近的应力集中明显降低了射孔套管的抗挤强度,并且射孔套管的孔眼应力沿着布孔螺旋线发散,因此套管损坏最
易沿螺旋线发展。基于有限元计算结果进一步进行了射孔套管的正交数值试验,明确了射孔参数中相位角对套管
强度的影响最大,其次是孔密和孔径。通过回归拟合,结合正交数值试验,建立了射孔套管抗挤强度与射孔参数的
关系,为套管综合强度校核提供了理论依据。     

射孔套管抗挤强度综合因素有限元分析

射孔完井是国内外使用最广泛的完井方法,但是大量的现场实践表明,射孔对套管强度有较严重的影响,所以确定套管射孔后的抗挤强度的变化趋势是合理选择套管的重要依据。利用非线性弹塑性有限元法建立了螺旋布孔的射孔套管强度分析的空间有限元力学模型,该模型可以通过任意改变射孔孔径、孔密、相位角、壁厚、套管尺寸以及不同钢级套管的材料力学特性参数等,对射孔套管抗挤强度进行各种综合因素的有限元力学分析。经分析认为:高钢级或高强度套管能有效提高射孔套管抗挤强度;随着孔径、孔密的增加,套管的抗挤强度降低;相位角在180°时,套管的抗挤强度最低。研究结果为合理地选择套管、延长其使用寿命提供了一定的理论依据。     

射孔参数对射孔-砾石充填井表皮系数的影响分析

射孔过程对油、气井的产能影响有利有害，它既能为油气流提供通道，又可对产层造成相当的伤害。如果工艺和射孔参数选择得当，就可以使射孔对产层的伤害最小，否则将适得其反。文章在通过建立射孔-砾石充填井表皮系数计算模型的基础上，分析了射孔-砾石充填井的孔深、孔径、孔密等射孔参数对表皮系数的影响及其程度。应用此模型计算官10井的表皮系数高达13.89，对该井优化了射孔方案，经过实施深部酸化增产作业后，成功地使官10井的产量由原来的709 m3/d增加到平均6.0×10⁴m³/d。相对于压力恢复试井解释表皮系数，文中提出的射孔-砾石充填井的表皮系数计算方法具有速度快，精度较好的特点，能有效地模拟出孔深、孔径、孔密等射孔参数对其的影响。     

射孔完井方式下大位移井压裂裂缝起裂压力研究

压裂改造技术是实现大位移井经济高效开采的重要技术手段。大位移井压裂裂缝的起裂位置、裂缝初始方位和起裂压力是影响压裂施工成败和压裂效果的重要因素，近年来国内外对斜井和水平井的裂缝起裂机理研究较多，但对大位移井在射孔完井方式下的裂缝起裂研究未见报道。大位移井筒周围岩石实际受力状态非常复杂，裂缝起裂方向与最终扩展方向不尽相同，目前使用斜井或水平井甚至直井的破裂压力计算公式来设计计算偏差很大。文章利用广义平面应变理论和多孔弹性理论，综合考虑了孔隙度、孔隙压力和岩石抗张强度对压裂裂缝起裂的影响，基于两孔相交应力集中的力学模型建立了射孔完井方式下大位移井井壁处的应力场及起裂判断依据，获得了大位移井压裂缝起裂压力。将垂直井和水平井作为特例，所提供的大位移井压裂缝起裂压力通过数学简化，与文献公布的垂直井和水平井起裂压力计算公式完全一致。     

套管磨损后剩余抗挤强度的数值分析

假设套管内壁的磨损缺陷为圆弧,并视为平面问题,采用平面8结点等参元,分别按平面应力和平面应变问题,分析其抗挤强度。按平面应力分析时,得到的抗挤强度数值结果比根据最小壁厚从API标准(API Bul 5C2)中查得的数据还要小。在这两种情况下,抗挤强度都随磨损缺陷深度的增加和半径的减小而降低,而平面应变分析得到的抗挤强度数值结果比平面应力分析得到的结果要高。为了评价平面分析的精度,又假设套管的磨损缺陷为圆柱面加两个球面或椭球面,采用空间20结点等参元进行分析,结果表明:当套管无缺陷部分的长度保持不变时,其抗挤强度随缺陷长度的增加而降低并趋向一个下限值;当套管含缺陷部分的长度保持不变时,其抗挤强度随套管长度的增加而增加并趋向一个上限值;当缺陷较长时,空间数值分析结果与平面数值分析结果相近;当无缺陷部分的长度较长时,若其它条件不变,则缺陷端部为球面所得的结果与缺陷端部为椭球面所得的结果几乎没有差别;端部在轴向施加固定约束所得的抗挤强度比端部自由时要大。     

套管荷载分析与强度设计软件研究

由于钻井技术的进步和目前油气勘探开发的实际要求,深井、超深井及定向井所占比重不断增加。为了满足这种形势的要求,在普通直井和定向井套管强度设计软件的基础上,较全面地研究了深井、超深井套管载荷的特点,综合考虑传统套管设计方法、三轴应力设计方法及套管优化设计方法等,并应用数据库技术,完成了套管强度设计软件的开发研究,它具有普通井、深井、超深井和定向井套管优化设计的诸种功能,并且其输入输出界面支持任意的单位制,便于现场推广应用。     

射孔参数对水力压裂效果的影响实例分析

低孔低渗储层需要通过压裂改造才能获得产能,而射孔参数的选择直接影响到低孔低渗储层压裂改造的效果及成功率。通过研究射孔参数对压裂施工影响及现场应用实例对比,得出：射孔深度对施工压力有一定影响,但是影响较小;射孔方位影响到施工压力、裂缝转向以及裂缝形态,它影响到施工的成败;射孔高度影响压裂改造效果．尤其是对有底水的复杂储层。     

套管偏磨曲率对其抗挤毁强度影响的有限元分析

随着油田开采的不断深入,应用于深井、超深井的套管经常发生偏磨现象。套管偏磨降低了其使用性能,尤其降低了其抗挤毁能力,使石油套管经常因偏磨而损坏,严重影响了原油的正常生产。文章主要运用有限元软件,研究了不同钻杆直径造成的套管偏磨对套管抗挤毁能力的影响。结果表明,随着钻杆直径增大,偏磨区域增大,但偏磨区域曲率变小。其综合影响是偏磨“月牙形”的曲率对套管的挤毁能力影响很小,而偏磨深度对套管的挤毁压力影响很大,因此实际钻井时,钻杆直径对套管抗挤强度的影响可以给以较少的考虑。     

油气井套管CO2点状腐蚀剩余强度分析

在高温高压含CO₂油气井中，套管腐蚀是相当严重的，CO₂腐蚀以点状（坑状）腐蚀为主，腐蚀的形状大多呈球窝形。为此，文章建立CO₂点蚀模型，以点蚀后套管的剩余强度为出发点，应用弹塑性有限元方法分析了点蚀套管的抗挤强度、抗内压强度、抗拉强度的变化。同时运用无因次分析和曲线拟合方法，建立了点蚀套管无因次剩余强度与套管点蚀无因次形状参数之间的关系曲线以及拟合曲线。有限元程序的计算结果与试验结果具有良好的一致性。结果表明，点蚀套管强度剩余的百分数并不正比于套管剩余壁厚百分数，剩余强度曲线呈降-稳-降三段式变化。由多腐蚀点干扰分析发现，多腐蚀点同时存在时，应力分布及其大小与单腐蚀点情况相差不大。     

子结构法在套管强度数值计算中的应用

为了研究套管抗外挤强度大小,采用空间20结点有限元模型,并结合子结构法,从理论上进行套管柱抗外挤强度结构有限元分析;采用约束与放松边界交互方式,根据子结构集成特性对轴向大尺寸套管有限元模型进行计算分析;运用高精度三角形单元法,分析磨损几何缺陷对套管抗外挤强度影响规律;采用SOR逐步超松弛迭代方法求解出套管在外压作用下位移场分布规律。分析表明,子结构法能够准确模拟轴向大尺寸套管柱抗外挤强度问题,随磨痕深度增加,套管抗外挤强度迅速降低。