试论射孔对油气井套管抗挤压强度的影响

由于油田企业绝大多数生产活动在地下进行,因此其管道不可避免地会受到土地带来的不均匀荷载压力而造成射孔现象,最终使得油气井套管技术性能进一步下降。根据长期的研究表明,同种外径的套管,壁厚对抗挤压强度的影响远大于射孔的影响,壁厚越大,强度越大;射孔孔径、孔密对套管抗挤压强度有影响。笔者将从套管抗挤模拟实验入手,对套管抗压强度变化原因进行一定的分析,并提出油田企业在生产活动过程中应注意的举措,以期更好帮助各油田企业进行生产工作。     

射孔套管孔眼附近套管变形量计算

射孔套管孔眼附近应力集中是造成套管损坏的重要原因之一。对射孔前后套管受力进行分析,采用弹塑性力学的方法对压裂过程中孔眼附近套管变形量进行研究。本文首先给出了孔间无干扰时,孔附近的变形量计算;然后再根据叠加原理计算了孔间有干扰时的变形量。对螺旋布孔射孔套管采用不同的射孔孔径,孔密和相位角给套管变形量造成的影响进行分析,得出了不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在内外压力作用下孔眼附近套管变形量的变化规律。     

机加工孔套管抗挤压强度有限元分析

套管屈服强度直接影响套管抗挤压性能,套管在加工孔过程中可能诱发孔眼附近材料发生金属相变,导致套管屈服强度不再均匀分布,进而影响套管抗挤压强度。在相同工况下,对比了P110完整套管和机加工孔套管的抗挤压强度,以此为参照组分析了相变区域面积和相变区域屈服强度对机加工孔套管抗挤压强度的影响。结果表明,机加工孔会改变材料屈服强度,进而影响套管抗挤压性能。随金属相变区域屈服强度减小,机加工孔套管抗挤压强度减弱;当金属相变区域屈服强度增大时,机加工孔套管抗挤压强度增强。且机加工孔套管相变区域面积对机加工孔套管抗挤压强度的影响随相变区域屈服强度增加而逐渐削弱。     

高能复合射孔施工影响分析及对策

从高能复合射孔施工对地层渗透率、套管强度和射孔管柱的影响入手,分析造成影响的原因,从而确定合理的施工工艺、提高标准化进程,降低射孔施工过程中的负面影响,为安全生产、高效施工提供借鉴。本文仅供大家参考和讨论。     

底封拖动压裂双层套管水力喷砂射孔技术在克拉玛依油田的应用

针对克拉玛依油田一东井区HW11201井油层套管与技术套管重叠段为836～1 036 m,对应的射孔第6-11段。射孔时必须射开油层套管及技术套管才能进行压裂,存在射孔不充分,无法连通地层的风险;存在射孔排量过大,射孔时间过长,割断套管的风险,运用双层套管水力喷砂射孔技术,采用调整射孔时间及排量,可有效射孔,达到射孔效果。针对双层套管,根据水力喷砂射孔地面试验和HW11201井的第6-11段的水力喷砂射孔,从双层套管的技术难点、关键技术及应用效果对该项技术进行阐述,为克拉玛依油田底封拖动压裂双层套管喷砂射孔技术应用和完善提供经验。     

磨损对套管抗挤强度影响的有限元分析

通过建立磨损后套管三维模型导入ANSYS有限元软件的方法,分析了不同磨损程度对弯曲套管和直套管抗挤强度的影响。结果表明,随着磨损深度的增加,弯曲套管的剩余抗挤强度逐渐降低,且磨损深度与弯曲套管剩余抗挤强度基本呈线性关系;弯曲也会降低套管的抗挤强度。     

载荷性质对套管抗挤强度的影响

建立不同壁厚的套管二维平面轴对称和平面应变有限元模型,分析套管在非均匀载荷下的变形特征。分析表明,均匀载荷下,套管的最大应力在内壁产生,且分布均匀,沿径向套管的应力减小。最小应力在套管外壁产生。套管壁厚对套管的抗挤强调影响较大。均匀载荷下,外载越大,壁厚大的套管抵抗变形的能力较大,且抗挤强度可以提高2倍以上。但不同类型套管在均匀载荷下抗挤强度变化不大,因此,为节约成本,在均匀载荷下,可以使用J55套管。在非均匀载荷变化较大的层段应采用P110套管,以提高套管使用期限。     

API套管抗外挤强度在弯曲井眼中适用情况的ANSYS分析

套管柱在井眼曲率较大的情况下讲产生较大的弯曲应力,弯曲应力在套管外侧产生较大的附加拉应力,API套管抗外挤强度计算没有考虑弯曲的工况,本文利用ANSYS计算出弯曲对套管抗外挤强度的影响,得出API套管抗外挤强度计算的适应情况。对于指导套管在弯曲井眼中的抗外挤强度设计具有重要指导意义。弯曲套管的最大应力随着井眼曲率的增加而增加。弯曲率超过45°/hm时,AP套管抗外挤强度已经不合适用,在井眼曲率较小的情况下,API套管抗外挤强度基本能满足应用需求。     

射孔模拟参数的优化在延长气田中的应用

针对延长气田储层本身物性,低孔、低渗、低压气层较多,必须进行压裂改造作业,减小钻井过程中对地层污染,保证压裂作业施工正常,射孔作业起着相当重要的作用,本研究通过优化模拟射孔参数,降低孔眼摩阻,进一步减小压裂过程中油管压力。评价出适合延长气田的射孔方式是选用射孔枪孔密为16孔/Mm,孔眼直径需大于1.1cm,127型射孔弹进行射孔,可大大降低孔眼摩阻,降低油管压力。     

射孔优化对油层影响

本文主要介绍了射孔完井对油气层的损害情况,重点分析了射孔过程中射孔液、射孔参数、射孔时压差大小等因素对油气层产能的影响,针对此影响,对射孔提出了优化射孔参数、选用与储层配伍的优质射孔液以及采用负压射孔,并确定合理的射孔负压值等技术措施来保护油气层。     

套管磨损及地应力对深井套管柱强度的影响分析

油田开发过程中,采油套管损坏给油田造成了巨大的经济损失。采用弹性力学解析及有限元方法,给出了考虑磨损时套管剩余抗挤强度、抗内压强度,以及非均匀地应力作用下套管外壁等效外挤载荷的计算方法,分析了非均匀地应力作用下不同套管磨损量对套管强度,以及不同地层性质对套管地应力外挤力的影响。研究表明,当磨损度为10%时,套管的剩余抗外挤强度、剩余抗内压强度降低约30%;套管内壁的M ises应力和套管外壁地应力外挤力随地层弹性模量的增大均明显减小,说明地层越硬,套管将偏于安全。     

特厚壁套管在非均载荷下的抗挤强度分析

通过有限元软件分析了非均载荷下特厚壁套管的壁厚与抗挤强度的关系,给出了两者的量化曲线,同时在考虑套管椭圆度的情况下对非均匀载荷下特厚壁套管的抗挤强度做了分析。特厚壁套管在非均载荷下的抗挤强度明显增强,有较好的发展前景。     

套管柱设计及其软件研究

在综合套管柱设计理论和方法的基础上,从套管柱三轴强度设计理论分析入手,对套管柱的受力情况进行了全面分析,建立套管强度计算和有效载荷计算的数学模型,给出了应用计算机实现套管柱设计的方法和步骤,并编写了相应的套管柱强度设计软件,结合现场设计的实例,通过计算分析表明,应用三轴强度理论进行套管柱强度设计具有分析全面,计算精度高的特点.     

离心机转鼓强度计算规范中开孔系数的讨论

运用有限元分析软件ANSYS,对开孔后的离心机转鼓进行应力模拟计算,并与JB/T 8051-1996《离心机转鼓强度计算规范》得到的结果进行了对比分析。结果表明,规范中开孔系数的选取对转鼓应力的计算会带来一定的偏差,需要进一步的修正。     

ANSYS软件对板式换热器结构强度的分析

用 ANSYS 有限元软件对在液压试验条件下板式换热器的框架结构强度进行分析,得出整体结构的变形情况和等效应力分布情况,得到液压试验时板式换热器受力的普遍规律,为板式换热器的结构开发和优化设计提供了参考依据。     

Influence of sintering temperature on microstructural changes of ceramic Raschig ring

The thermal behavior of Illitic-kaolinitic clay for manufacturing of low porosity ceramic Raschig rings was characterized during the sintering process. The samples were shaped by extrusion method and fired at different temperatures from 1,100 to 1,300 °C. The main physical-chemical transformations were studied by evaluating changes in shrinkage, water absorption, porosity, mechanical strength, microstructure and mineralogical compositions. The optimum sintering condition was found to obtain maximum mechanical strength. Chemical resistance of ceramic Raschig rings also was determined according standard method. It was shown that the better chemical resistance could be attributed to the different mineralogical compositions, in particular with presence of mullite phase.     

木质素磺酸钙对硬化水泥抗压强度的影响

木质素磺酸盐(简称木盐)具有较强缓凝和引气作用,可提高混凝土工作性,但过量使用会导致混凝土抗压强度急剧下降。该文从掺量、相对分子质量、亲水基、金属阳离子和糖分5个方面研究了木质素磺酸钙(简称木钙)对硬化水泥抗压强度的影响规律。结果表明,随木钙掺量增加,硬化水泥的各龄期抗压强度均下降,掺量w(木钙)=0.5%时,硬化水泥的28 d抗压强度仅为空白浆体的63.6%。其中相对分子质量为1万~5万的木钙超滤级分对硬化水泥强度的降低作用较小。木钙中糖分质量分数由12.5%降至2.8%时,硬化水泥的7 d抗压强度比可提高16%。通过氧化将木钙分子中的羟基转化为羧基,硬化水泥的3、7、28 d抗压强度比分别提高22.1%、34.7%和13.0%;通过磺甲基化将木钙的磺化度由1.36 mmol/g提高到2.48 mmol/g,硬化水泥的3、7、28 d抗压强度比分别提高36.2%、41.2%和17.9%。     

次轻页岩集料混凝土抗折与抗压强度换算关系研究

为了研究次轻页岩集料混凝土的立方体抗压强度和抗折强度,以及两者之间的换算关系,以取代率为变化参数,开展了次轻页岩集料混凝土的立方体抗压强度和抗折强度试验.获取了次轻页岩集料混凝土的受力破坏形态,探讨了取代率对次轻页岩集料混凝土抗折强度与立方体抗压强度开根号的比值(类折压比)的影响规律,并建立了次轻页岩集料混凝土的类折压比与取代率之间的换算关系.研究结果表明:次轻混凝土的立方体试块受压破坏时呈倒三角形破坏形式,棱柱体试块抗折破坏时表现为脆性破坏;随着碎石、河砂取代率的增加,次轻页岩集料混凝土的类折压比逐渐增加;通过引入取代率影响参数,分别建立了石轻混凝土、砂轻混凝土类折压比与取代率之间的换算关系式,该关系式简单实用、计算精度较高.