埋地管道在冻土带的热力变形分析

埋地油气管道通过永冻土地带时,由于管内介质与周围的冻土发生了热力作用,使冰土解冻,在管道周围形成融化圈。文章分析了永冻土的特点,建立了永冻土地带土壤传热数学模型:融化圈内外传热方程、管道向土壤和土壤表面向大气所放热量的守恒关系、融化圈界面处土壤温度、相变界面处固相变为液相的传热条件。还建立了埋地管道模型,并以穿过永冻土地带土壤的输油管道为例,分析并计算了各种应力的最大值所在的位置和大小,提出了在永冻土地带减小管道热力变形的措施。     

一种控制盐层段井眼闭合率的钻井液密度新公式

针对钻井过程中钻遇的盐层段井眼蠕变缩径问题,利用弹塑性力学理论,蠕变本构方程采用Heard蠕变方程,在平面应变和均匀地应力假设下,推导出控制井眼收缩的钻井液密度新公式,该公式与前人推导的公式不同。通过理论分析,指出产生差异的根本原因在于蠕变应力差(极坐标下表示的径向应力与切向应力之差)公式的推导上,用有限元法计算结果对理论公式进行检验,证明是可行的。对文中的力学模型采用有限元法建模、求解,利用求解结果对各应力差公式进行验证,得出:根据文中公式计算结果与有限元法计算结果完全一致,而据前人公式计算结果偏离有限元计算值较大,从而间接证明了该钻井液密度新公式的推导更严密,更准确。     

三高气井管柱损伤研究现状

目前国内"高温、高压、高产"气井主要存在油套管强度降低、油管损坏、油管冲蚀等一系列安全问题。三高井内各种杆管柱处于复杂变形和运动状态,外载荷成为影响其力学行为的主要因素之一。国内外关于管柱力学、动力学、冲蚀等方面的研究成果卓著,但在解释油管柱的瞬态动力学、油管柱疲劳等方面仍显不足。在管柱力学分析的基础上进行冲蚀分析和振动分析应该是三高气井管柱损伤理论的研究趋势。     

管道承压能力逆转原因探讨

比较了金属材料中短裂纹与长裂纹的扩展差异,短裂纹的扩展表现为裂纹的群体行为,短裂纹不仅会在应力作用下发生扩展,而且裂纹之间还有相互作用,相邻裂纹会在扩展的基础上发生合并,形成主导裂纹,而长裂纹的扩展表现为裂纹的个体行为.管道在制造、运输、敷设过程中产生的裂纹和缺陷是产生"承压能力逆转"的原因.用断裂力学中裂纹扩展的原理分析和研究了管道产生"承压能力逆转"的过程,并提出了相应的防范措施.     

塑性应变准则在油井出砂预测中的应用

用塑性应变准则建立了油井出砂预测的有限元力学模型，岩石的屈服应力准则用Drucker-Prager准则。在某油画地层参数下，用该模型得到了不同井筒压差所对应井壁附近的塑性应力、应变变化结果，用这些结果可预测油井出砂情况。根据临界塑性应变，确定了井壁不出砂的临界生产压差，为油井正常生产提供了理论数据。     

射孔套管应力集中系数有限元分析

建立了射孔套管的有限元力学模型，对不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数进行了有限元分析。旨在讨论非线性材料弹塑性范围内多孔情况下，对孔眼的应力集中系数及对管体抗挤强度的影响，为射孔套管应力集中及强度影响提供了详尽的数据，并给出了优化射孔方案。     

平衡采灌条件下热恢复及热可采模拟研究——以任丘地区馆陶组砂岩热储为例

目前广泛应用"体积法"计算静态地热资源量.该方法未考虑盖层和底部地层热补给,对于不同开发条件适应性不强.本文借助有限元COMSOL软件,基于实测数据建立了砂岩热储平衡采灌模型,对地热田温度恢复、热补给及地热资源的可采系数进行了研究.模拟结果显示,对于砂岩热储,回灌井周围温度短时间内无法恢复到原始地层温度,依靠采水井和回...     

气体钻井井斜有限元岩石应力分析

气体钻井易井斜,钻井施工主要通过调整钻具组合和钻井参数进行轨迹控制,然而在高陡构造地区,气体钻井井斜变化严重超出井身质量控制要求,为后期作业带来了严重影响。因此,气体钻井井斜变化必须考虑井筒中不同循环介质的影响和井壁稳定程度的影响,而现有的数学模型复杂,计算量大,不能真实地模拟井下钻井的力学变化。为此,利用有限元理论,建立了实体三维力学模型,可以充分考虑井筒中不同循环介质的影响和井壁稳定性的影响进行Von Mises应力计算,根据地层应力值的变化,可以直观地分析出气体钻井井斜规律。通过对该模型力学计算结果的分析表明：在相同地层倾角和岩石强度下,气体钻井井斜幅度大于钻井液钻井的井斜幅度,井壁更不稳定,钻井时更易出现井眼扩大现象;当地层倾角小于45°时,井斜具有上倾趋势;地层倾角等于45°时,井斜趋势不明显;地层倾角大于45°时,井斜具有下倾趋势。     

页岩气水平井生产套管变形机理及工程应对方案——以昭通国家级页岩气示范区黄金坝区块为例

针对四川盆地周缘昭通国家级页岩气示范区黄金坝区块2口页岩气水平井套管严重变形的情况,基于24臂井径套管变形测量、裸眼井径、电阻率电测、钻时及气测录井、固井CBL/VDL及CBL成像等资料,分析引起套管变形位置附近地层的地质与工程特征,利用三维成像分析软件分析24臂井径测量数据并进行三维成像,得到了变形套管的形态特征。研究结果表明:(1)极严重套管变形井段发生在构造裂缝发育区;(2)套管变形形态为上下方向为主的"S"形弯曲;(3)极严重套管变形呈现明显的遭受岩石高角度滑移挤压而横向剪切变形特征。据此提出建议:(1)该区应重点防范由岩石沿裂缝面滑移引起的剪切套管变形,利用产层段构造等值线图,设计井眼轨迹避开地下局部高陡构造的"脊部"或"谷底"位置;(2)利用产层段蚂蚁体分布图预测的裂缝带分布信息,使井眼轨迹沿裂缝带走向钻进;(3)推荐采用免钻磨大通径桥塞或全通径无限级完井工艺技术,避开压裂后常规桥塞钻磨工序,以确保压裂后的各级压裂层都能投产。     

深层气井封隔器胶筒力学行为仿真

以深层气井测试作业过程中常用的RTTS封隔器为对象,采用ANSYS软件建立了封隔器胶筒非线性材料大变形接触问题的力学模型,开展了坐封后胶筒的受力与变形规律研究,并对影响封隔器密封性能的各种结构参数和材料参数进行了敏感性分析。分析结果表明,胶筒高度越高、胶筒硬度越小,越易坐封;胶筒厚度越小、胶筒高度越高、胶筒摩擦因数越小,胶筒与套管间接触力越大。需要特别指出的是,存在一个胶筒坐封最容易的中等厚度,存在一个胶筒与套管内壁接触力最大的胶筒硬度,随着摩擦因数的增大,胶筒与套管内壁间接触力减小,摩擦力增大。