J55膨胀套管实物试验研究

选取6根Ф139.7 mm(51/2英寸)J55套管,在膨胀锥角5、8和10°及膨胀速度5和10m/min条件下,对其中5根套管内壁做润滑处理后进行实物膨胀试验研究,另外1根套管只做原始抗挤强度试验。结果表明,磷化润滑处理后的套管与心头间的摩擦因数小于牛油石灰润滑处理后套管与心头间的摩擦因数,改善膨胀套管内壁的润滑条件,可以大大减小膨胀液压力;随着摩擦因数的减小,膨胀后套管的轴向缩短率增大,壁厚减薄幅度减小,有利于提高膨胀后套管的抗挤强度;膨胀前套管的抗外挤毁压力为51.3 MPa,膨胀后套管的平均抗外挤毁压力为28.7 MPa,其抗外挤毁压力降低了44.1%。     

川西低渗气藏气体钻井提速潜力评价

根据川西须家河组地层井底岩石应力状态分析,井底岩石侧向应力与钻井液条件下的差别为35％,是影响气体钻井提高钻速的主要因素.结合须家河组工程地质特征,开展须家河组地层坍塌密度、气体钻井强度和气体钻井井眼扩大率进行井壁稳定性评价,通过川西须家河组气体钻井井底岩石可钻性级值模型量化,进行了该地区气体钻井提速潜力评价.     

牙齿过盈配合的接触非线性数值模拟研究

以弹塑性理论为基础,基于非线性有限元软件ANSYS,建立了三牙轮钻头中单齿与牙轮的过盈配合的二维有限元力学模型;并在不同过盈量下,对牙齿动态地压入牙轮以及热胀冷缩作用的静态装配牙齿两种情况进行了仿真模拟.分析结果表明,静态装配中牙轮与牙齿的最大应力值小于动态装配;在动态压入装配过程中,压入载荷存在波动,而静态装配无载荷波动;动态压入装配成本较低,装配方便.     

储气库注采管柱静、动力学安全性评价及软件开发

在储气库高速交变注采的特殊工况下,注采管柱的力学强度安全性将变得非常复杂。为了准确方便地评价注采管柱的力学强度的安全性问题,开展了储气库注采管柱静、动力学安全性评价研究,并开发了相应的评价软件。首先,根据注采管柱的实际结构和受力特点,建立了封隔器对管柱作用力的计算模型和注采管柱振动的有限元模型,通过模态分析,研究了带封隔器管柱的固有频率和振型;在模态分析的基础上,对储气库注采管柱进行了瞬态动力学研究,分析了距封隔器不同距离管柱的振动位移、速度和加速度的变化规律;根据不同时刻管柱的轴向力和应力分析,计算得到了注采管柱的动力学安全系数;最后,开发了储气库注采管柱静、动力学强度安全性评价软件,该软件包括数据库模块、管柱静力学分析模块、管柱动力学分析模块和管柱安全性评价模块,为储气井注采参数的优化或优选以及注采管柱安全的运行提供参考。     

致密砂岩与井筒连通2条垂直裂缝宽度变化的计算机模拟

用断裂力学有限元法建立了与井筒连通2条垂直裂缝情况下的裂缝宽度预测模型，通过计算机模拟研究了致密砂岩中裂缝宽度、长度及井筒正压差的关系。结果表明，在同井筒液柱压力作用下，垂直裂缝与井筒连通时裂缝更易张开，随着正压差和裂缝长度的增大，井筒连通2条垂直裂缝宽度变化较井筒中单条裂缝大，裂缝宽度变化值在相同条件下比单条裂缝更大，而且在较小正压差下更易张开；裂缝越长破裂压力越小，但整体比单条裂缝小。通过对应力强度因子的预测表明，裂缝越长，应力强度因子越大、破裂压力越小、裂缝越容易延伸开裂，但2条垂直裂缝的破裂压力比单条裂缝小。     

分支井流固耦合原理渗流场分析

以流固耦合原理为基础,考虑渗流过程中的渗透率变化,在Comsol Multiphysics软件中将渗流场与应力场进行耦合计算,得到了耦合渗流场的压力、渗透率在垂直于主井眼方向的分布曲线,用以分析渗流规律。研究结果表明,渗透率在井底附近区域变化明显,耦合渗流场的整体压力分布大于单纯渗流场,计算产量小于单纯渗流场产量。由此可知,流固耦合原理作用下的渗流场才是地下渗流的真实反映。通过对各种地层参数采取体积加权平均处理,对比了3种不同类型分支井对地层参数的影响,为油藏开发提供分支井技术依据。     

卡瓦悬挂器密封失效与改进研究

研究卡瓦悬挂器密封结构失效案例,对卡瓦式套管悬挂器悬挂能力和密封结构的工作特性进行有限元计算,分析卡瓦悬挂器密封结构经常发生失效的主要原因。为了克服卡瓦悬挂器结构存在的缺陷,提高井口悬挂器承载能力和密封性能,设计一种新型芯轴式悬挂器,并进行了压力和承载实验测试。经过试验前后拆卸对比,得到悬挂器和四通的变形在安全范围内;球形密封钢圈受压后产生变形为平面状,密封宽度较大,表明密封性能良好;试压过程中,随着载荷的增加,试验台仪表和百分表的位移量变化较小。因此,试压测试表明该新型悬挂器可以承受140 MPa的高压压力作用,最后在现场得到应用,效果良好。     

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膨胀套管在我国还处于探索研究阶段，章用弹塑性有限元接触问题建立了可膨胀套管膨胀过程的力学模型，对N80钢级材料的Φ114．3mm套管膨胀至Φ139．7mm进行了膨胀过程详细的计算机仿真研究，给出了摩擦系数为0．0、0．05、0．1和0．15时，膨胀套管内等效应力、套管内的残余应力随活塞位置变化的定量曲线。在大量数值模拟的基础上，得出了膨胀套管内的残余应力随摩擦系数的增大而减小的规律，最大等效应力发生在活塞锥体部分的膨胀套管内。     

高压深井压井过程中井筒温度数值模拟

根据正循环和反循环压井工艺特点,综合考虑轴向传热、径向传热、对流换热、摩擦做功生热等影响,建立了循环压井过程中井筒二维瞬态温度场预测模型,并采用有限差分法对预测模型进行数值求解。对实例井两种循环方式分别进行数值模拟得出:正循环压井井口排液温度大于反循环压井井口排液温度,循环压井过程中井底温度随压井时间先下降后逐渐稳定,正循环压井井底温度高于反循环压井井底温度。对排量、井深、注入温度、油管尺寸等4个重要影响因素进行敏感性分析,其对井筒温度的影响程度大小粗略排序为:井深、排量、油管尺寸、注入温度,为现场施工采取措施控制井筒温度的变化提供了理论依据。     

一界面存在微间隙的热采井井筒热应力分析

针对二界面固结良好,一界面存在微间隙的固井质量问题,建立了三岩层剖面的有限元模型,研究了微间隙对井筒温度场和应力场的影响。分析结果表明,微间隙改变了井筒径向温度分布的连续性;相对于所研究的整个岩层段,微间隙段井筒温度为低值点。在蒸汽吞吐过程,由于微间隙的影响,套管在温度场作用下部分约束得到释放,使得套管上产生的等效热应力较低。同时,微间隙段套管和水泥会产生较大的径向位移,给工程测井带来困难,可能使固井解释评价出现偏差。