张智[1]2002年在《深井高温高压条件下套管柱强度设计方法及计算机软件研究》文中研究指明本文在前人研究的基础上，从不同的角度，由简单到复杂，考虑因素由少到多，运用多种方法对安全系数的确定、高温高压下套管强度性能、套管外载计算方法、高温高压条件下套管力学模型，套管损坏因素、套管强度设计校核理论等进行了研究，并且给出了可靠性安全系数确定方法、分等分类多级模糊综合评判安全系数确定方法、改进等安全系数叁轴应力强度设计方法、高温高压井的套管柱强度设计方法等。 在理论研究的基础上，在中文Win9X／Win2000平台上用Visual Basic6.0语言完善了“套管柱强度设计”。该软件的界面友好，操作简单，可模拟的载荷种类多，在提供材料性能随温度变化规律的条件下，可在套管强度设计中考虑温度的影响。
张小辉[2]2013年在《复杂条件下套管柱优化设计研究》文中认为深井勘探开发过程中，钻井井下复杂事故多。由于井身结构复杂，套管层次多，井下工况存在较多的不确定性，套管柱失效等事故时有发生，给油气井生产带来极大的困难及重大经济损失。本文分析深井超深井套管损坏形式及机理，研究套管设计应考虑影响因素，改进完善深井套管设计与评价。通过叁轴强度套管柱设计方法的研究，首先按照抗挤强度选择套管，然后再通过抗拉和抗内压强度对套管强度进行校核，由此选出符合要求的套管。如果抗拉或抗内压强度不满足安全要求，需要重新选择套管进行抗拉强度设计。在优化设计时采用钻井环境下的套管柱的叁轴应力强度设计和开发过程中的套管柱特殊设计，设计结果符合套管实际受力情况，满足油气井对套管强度的需求。特殊设计一般是在常规设计完成后，在特殊井段进行的局部设计，然后再回到全井段进行强度校核，以得到最合理的设计结果。
席小宁[3]2007年在《高温高压井中套管的蠕变分析》文中研究指明随着油田开采地域的扩大和开采深度的增加,油田普遍存在着异常高温和高压的问题。高温高压井的损坏现象比较常见,造成了极大的经济损失,需要针对其特征进行比较科学的设计评估。高温高压井强度分析设计时,围岩蠕变引起的非均匀载荷和套管的长期蠕变等因素对结果的影响很大。本文在前人研究的基础上,由简单到复杂,根据弹塑性理论和蠕变理论进行了套管柱的蠕变分析。首先,将蠕变套管力学模型简化为平面应变状态的模型,以纯蠕变理论为基础,建立了均匀载荷作用下套管的力学模型,并求出了应力分量、有效应力和有效应变率的理论解,通过有效应力和有效应变率实现套管的蠕变强度分析和预测;进一步考虑了外围岩层对套管的作用,建立了双层套管模型,并推导出相应的理论公式。然后,建立了岩层流变引起的非均匀载荷下的套管的力学模型,推导出了应力分量及有效应力和有效应变率的渐进解析解。通过实例计算,与均匀载荷的结果相比较,证明载荷的非均匀性会显着降低套管的强度和寿命。最后,在套管的蠕变分析中考虑了弹性变形的影响,并提供了相应的控制方程组和数值计算方法。
赵永会[4]2010年在《深井固井气窜机理及应用技术研究》文中研究表明随着勘探开发的不断深入,越来越多的深层天然气被开发利用。固井后环空气窜问题严重制约着这一开发利用进程的发展。气窜的危害主要体现在:破坏水泥环的整体性,影响到水泥石胶结质量,影响油气层的测试评价和合理开采;污染油气层,对油田开发后续作业如酸化、压裂和分层开采等造成很大影响,严重时可造成固井后井喷事故,涉及到人员、设备及施工作业的安全。通过深入细致的调查研究,建立了气窜因子法气窜评价数学模型,并编制了计算机软件,通过使用气窜模拟实验装置;利用理论推导与实验相结合的方法,深入研究气窜形成原因、气窜发生的途径以及气窜的预防和控制技术措施;分析气体在井眼环空中的运移模式;评价了固井水泥浆体系、固井施工工艺、井身结构等因素对环空气窜的影响;并在机理研究评价的基础上,改进固井施工工艺,开发研制了抗高温防窜水泥浆体系,该体系抗高温达180℃,具有速凝、早强、低失水、直角稠化、微膨胀等特性。在庆深气田深层气井固井中进行了现场应用,各项性能稳定,满足深井固井防窜的技术要求,有利于防止气窜的发生。
唐竹[5]2016年在《深水井套管柱强度设计》文中进行了进一步梳理近年来随着石油和天然气需求量的日益增多,石油天然气勘探开发工作不断深入,深水油气勘探已经成为当今世界油气资源勘探开发的热点和油气增储上产的新亮点,也是当今海洋油气勘探必然发展趋势和油气资源接替的重要战略选区。然而,深水井套管柱强度的设计,一直以来困扰着国内外钻井研究人员。套管在复杂的深水环境中受力复杂,因而在套管设计时需要全面分析套管在工程实际的受力状况,不仅要考虑套管腐蚀、磨损造成的套管柱性能的衰退,还有考虑环空带压造成的井筒压力的变化；不同产量造成的井筒温度、压力、流体流速的变化；在钻进含天然气水合物地层时天然气水合物分解造成的不均衡载荷分布等,这些因素都是深水井套管强度设计中需要考虑的。本文通过学习归纳国内外套管柱强度设计方法,建立了深水井套管柱强度设计模型。在模型中研究了腐蚀、磨损、环空带压对套管柱强度设计的影响；研究了强度计算方法、外载荷计算方法、安全系数的取值；并且分析了腐蚀、环空带压等因素对套管柱安全系数的影响。本文建立了套管柱-水泥环-地层(考虑天然气水合物热力学特性)有限元模型,模拟了天然气水合物分解造成的不均衡载荷情况,研究了水泥环热力学性质、力学性质对套管柱载荷分布的影响,探讨了水泥环缺失几何尺寸对套管柱最大VON MISE应力分布的影响。针对某深水井的地质和工程特点,首先参考常规套管柱强度设计和校核方法研究了该井各层套管的安全系数分布；然后根据实钻井身结构、环空流体情况、环空带压状况,计算了套管强度随服役时间的变化情况,分析了套管腐蚀、环空带压对井筒套管柱安全的影响。
刘盈[6]2018年在《油气井完整性综合评价方法及管理系统研究》文中指出目前,很多油气生产井由于设备腐蚀老化、管柱强度衰退、水泥环密封失效、组织管理落后等原因引起的生产安全问题日益严重。因此,油气井完整性被提出来并且得以广泛应用。然而目前关于油气井完整性体系的研究相对较少,更多的是定性、单因素研究,针对以上问题,本文首先建立了生产阶段油气井完整性评价指标体系,随后采用层次分析法和模糊综合评价法通过算例对完整性进行了量化分析。首先,在国内外文献调研的基础上,给出油气井完整性定义:从技术更新、操作管理、监测预防叁方面对各类完整性破坏因素进行统筹管理,从而避免其经济环境危害。其次,重点研究油气井生产阶段,将其分为6个方面:采油树、套管、水泥环、生产封隔器、井下安全阀、组织管理,并最终形成了6个一级指标13个二级指标27个叁级指标的评价体系,其中,采油树包括管体泄露、管体刺穿、管体腐蚀,套管包括抗挤性能、密封性能、腐蚀性能,水泥环包括固井质量、密封性能、腐蚀性能,组织管理包括管理制度、应急救援。再次,对CO_2/H_2S腐蚀速率进行研究,结合高温高压材料腐蚀试验平台叁个月的实验数据,采用双失重函数法以及幂函数拟合法对其进行研究,与实际算例相比,双失重函数、幂函数拟合、标准NACE RP0775-2005计算的误差分别为13.27%,13.37%,128.16%。而幂函数拟合需要很长的测试时间,因此在进行年腐蚀速率预测时,推荐采用双失重函数法。最后,对常用综合评价方法进行调研,决定使用层次分析法和模糊综合评价法对完整性进行量化研究。对M气田Y气井的完整性进行研究,通过层次分析法确定叁级指标权重,并通过一级、二级、叁级模糊评价对Y气井完整性进行量化,结果得到,Y气井模糊综合评价分值0.4186,风险程度为一般。利用MATLAB的GUI模块开发油气井完整性管理软件,通过定性定量结合的方法,得到模糊综合评价分值,从而判断油气井完整性的状态。
陈明亮, 王越支, 高国华[7]1998年在《深井测试管柱力学研究的内容探讨》文中认为深井测试对于及时发现和准确评价深部油藏具有重要意义，而深井测试的成功率和效果是通过深井测试管柱力学的研究来实现的。测试管柱力学研究应在分析井下工作条件和工艺特点的基础上，弄清井下管柱的工作状态及其变化，研究井筒内多相流分布规律，研究温度、压力变化引起的４种效应，进行测试管柱受力状态室内模拟试验，建立井下测试管柱综合力学模型，并在此基础上，确定适用于不同情况的力学分析和计算方法。
张建兵[8]2003年在《油气井膨胀管技术机理研究》文中进行了进一步梳理油气井膨胀管技术是近年来油气井工程领域出现的一项新兴技术，该技术可以使下入井眼中的管柱导致的井眼尺寸的减小达到最低限度，并且极大地节约建井成本。国外专家预言该项技术将对钻井工程技术产生革命性的影响。 国外膨胀管技术目前正处于蓬勃发展状态，国内基本上对该技术处于认识阶段，开展的学术性研究活动非常有限。所以进行油气井膨胀管技术机理研究，对我国在该技术领域紧跟世界步伐具有重要意义。由于该技术保密性强，国内外基本上看不到具体的研究文献，本文对所能得到的极少量的国外期刊论文进行了仔细阅读，在国外研究基础上，对该技术中所牵涉的关键技术环节进行了初步的机理性分析研究。研究内容包括：管子膨胀中的金属流动规律、管子膨胀过程中的力学行为特点及变形规律、管子膨胀后的强度变化、膨胀工具的几何尺寸与选材以及可膨胀联接的结构方案。 本文借助于金属塑性加工学及材料科学中的相关理论对油气井膨胀管技术进行了跨学科研究，研究方法以实物试验为主，并且进行了适当的理论分析研究，得到了一系列重要认识与结论：(1)、对管子的膨胀变形规律有了比较全面的掌握，尤其是发现了管子在膨胀过程中的不均匀变形现象严重，这成为影响膨胀后的管子性能的一个主要因素，是导致管子膨胀后抗挤强度下降的一个重要原因，所以本文认为在膨胀管选材时应该对管子的初始几何参数，如壁厚不均度和不圆度进行严格限制，基于以上原因，认为直缝焊管比无缝钢管更适宜于作为膨胀管管材；(2)、对钢管膨胀后管子材料力学性能的变化规律有了重要认识；(3)给出了管子膨胀力的计算公式，用该公式计算所得到的膨胀力和本文试验数据基本吻合；(4)、在计算套管抗挤强度的“Jianzeng and Taihe”公式的基础上，推导出了膨胀后的套管抗挤强度计算公式，用该公式计算所得的膨胀后的套管抗挤强度和国外的实物试验数据变化趋势基本吻合；(5)、给出了膨胀后的管子壁厚计算摘要万亩亩面面面面亩亩面面面亩亩亩面公式，并用本文试验数据进行了验证:(6)、发现管子膨胀过程中存在纵向金属流动不均现象;(7)、给出了一种可膨胀联接的结构方案，并进行了有限元分析;(8)、对于膨胀工具的尺寸设计以及选材给出了初步建议。 本文的主要创新之处在于:(1)、在研究方法上，首次将金属塑性加工学中的快速有效的网格法试验研究方法引入石油管工程领域，对管子膨胀时的纵向金属流动规律进行了研究，研究结论得到了其它成熟研究方法的证实，说明本文将网格法引入石油管工程领域是可行的，从而拓展了石油管塑性变形研究的研究手段;(2)、针对油气井井眼中的膨胀管技术，采用不同于国外方法的新的试验方法，对管子膨胀过程中的变形规律和力学问题以及膨胀后管子材料力学性能变化规律所进行的全面系统的大量试验研究，在国内外未见文章发表，研究取得的一系列重要结论对于膨胀管技术应用研究具有重要参考价值。 油气井膨胀管技术是一项复杂的重大新技术，国内对该技术的研究刚刚起步，在我国开展此项技术的应用研究需要一个过程，本文侧重于该技术的机理性研究，希望能为今后膨胀管技术的进一步深入研究奠定一些基础。关键词:钻井完井膨胀管套管井身结构套管补贴
范海洋[9]2015年在《辽河油田7"套管阀技术研究》文中提出辽河油田是全国最大的稠油生产基地,具有丰富的稠油资源。随着历年的开发,油藏压力降低,潜山地层结构复杂,在油藏保护、优快安全钻井方面遇到较大困难。近年来,欠平衡钻井逐渐兴起,常规欠平衡钻井已经在辽河油田得到推广应用,但是达不到钻完井过程都处于欠平衡状态,导致储层伤害依然严重。在前人研究的基础上,针对辽河油区地层特点和井身结构,开始进行全过程欠平衡钻井套管阀技术研究。2012年自主研制的9-5/8″套管阀已经进行了现场试验,各项性能指标均达到了国内外同类产品的水平。随着对实施全过程欠平衡钻井技术的需求,开展7″套管阀技术研究,完善全过程欠平衡钻井套管阀技术系列。本文通过分析辽河油区7″井身结构,完成7″套管阀井下总成结构设计,阀体密封总成设计;完成阀板致动扭簧研究,测量原理研究;完成测量装置结构设计,测量装置样机研制。在室内进行了阀体密封试验,阀板开关有效性试验,阀板参数测量试验。对设计出的样机进行各方面的试验测试,性能指标达到了设计要求,满足现场试验要求。针对具体井位,获取相应参数后进行现场试验方案设计,达到优化钻进目的。
马代鑫[10]2004年在《胜利东辛采油厂广利油田油水井套管损坏机理与防治对策研究》文中指出随着各大油田进入开发后期，套管发生变形、破裂、错断等损坏的现象越来越严重，油田套损井数量逐年增多，对油田的开发效果造成巨大的影响。 影响套管损坏的原因主要分为两类：一类是地质因素，一类是工程因素。泥岩吸水蠕变和膨胀、油层出砂、岩层滑动、断层活动、地震活动造成套管损坏等地质因素是套管损坏的内因：固井质量问题、射孔、井位部署的问题、注水、压裂等工程因素是造成套管损坏的外因。 论文对广利油田套损井进行研究。在分析本断块的地质结构、油藏地应力分布、油藏物性以及其开发历史的基础上，对引起套管损坏的各种原因进行分析、计算和推断，并使用ANSYS进行套管的强度分析。提出广利油田引起套损的主要原因为：地层水矿化度过高(2.7～11×10~4mg／l)，对井下套管腐蚀严重，大幅度降低了套管强度；由于固井质量差，在井眼周围存在应力集中，泥岩膨胀使地层对套管产生非均匀载荷，造成井下套管在固井质量存在问题处损坏。 建议在固井时应最大限度提高固井质量，深井套管强度设计时，必须考虑非均布外载对套管抗挤强度的影响及套管防腐性能，另外，在开发过程中，除采取控压、控水、防止泥岩进水等方法外，注采平衡也是防止套损发生的重要措施。
参考文献：
[1]. 深井高温高压条件下套管柱强度设计方法及计算机软件研究[D]. 张智. 西南石油学院. 2002
[2]. 复杂条件下套管柱优化设计研究[D]. 张小辉. 东北石油大学. 2013
[3]. 高温高压井中套管的蠕变分析[D]. 席小宁. 天津大学. 2007
[4]. 深井固井气窜机理及应用技术研究[D]. 赵永会. 东北石油大学. 2010
[5]. 深水井套管柱强度设计[D]. 唐竹. 西南石油大学. 2016
[6]. 油气井完整性综合评价方法及管理系统研究[D]. 刘盈. 西安石油大学. 2018
[7]. 深井测试管柱力学研究的内容探讨[J]. 陈明亮, 王越支, 高国华. 钻采工艺. 1998
[8]. 油气井膨胀管技术机理研究[D]. 张建兵. 西南石油学院. 2003
[9]. 辽河油田7"套管阀技术研究[D]. 范海洋. 东北石油大学. 2015
[10]. 胜利东辛采油厂广利油田油水井套管损坏机理与防治对策研究[D]. 马代鑫. 西南石油学院. 2004