【摘要】：油水井套管在使用過(guò)程中除了耐受腐蝕條件之外,還同時(shí)受地質(zhì)因素、工程技術(shù)因素、開(kāi)發(fā)方式因素等多種復(fù)雜因素作用,難以達(dá)到設(shè)計(jì)的自然壽命。據(jù)資料顯示,現(xiàn)在套損井約占現(xiàn)役井的20%左右,套損嚴(yán)重地影響了包括大慶油田在內(nèi)的各油田原油采出,是目前石油行業(yè)油氣生產(chǎn)所面臨的急需解決的難題。腐蝕性原因?qū)е碌奶讚p易于判定,也易于測(cè)量。油田進(jìn)入開(kāi)發(fā)開(kāi)采的中后期,套損的成因很復(fù)雜,但應(yīng)力損傷是套損的主要原因。研究有效檢測(cè)套管受力情況,可以預(yù)測(cè)套管的使用壽命,進(jìn)而制定預(yù)防套損的有效措施,并在此基礎(chǔ)上制定與實(shí)施切實(shí)有效的綜合治理方案,是套損預(yù)防和治理工作的當(dāng)務(wù)之急,對(duì)油田的產(chǎn)能建設(shè)和油田的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文結(jié)合大慶油田4000萬(wàn)噸油氣當(dāng)量可持續(xù)發(fā)展面臨的形勢(shì)、油氣勘探開(kāi)發(fā)基本戰(zhàn)略,以及工程技術(shù)服務(wù)基本戰(zhàn)略,針對(duì)大慶油田套損現(xiàn)狀,重點(diǎn)開(kāi)展了套管受力的有限元模擬、應(yīng)力傳感器的研制及性能試驗(yàn)、應(yīng)力測(cè)井儀器的研制及應(yīng)用工作,完善了套內(nèi)、套外綜合檢測(cè)套管應(yīng)力的配套技術(shù),完善了檢測(cè)套管應(yīng)力的磁測(cè)應(yīng)力檢測(cè)方法及套損綜合檢測(cè)解釋方法。研究的主要內(nèi)容包括:1.套管損傷基于方位應(yīng)力過(guò)載而產(chǎn)生,通過(guò)建立油水井套管拉伸、剪切、折彎以及環(huán)壓受力模型,對(duì)油水井套管利用ANSYS有限元軟件進(jìn)行應(yīng)力分布的模擬,結(jié)果表明,可以利用套管的軸向和周向應(yīng)變?cè)u(píng)估套管安全狀態(tài),并揭示了非均勻載荷套損的原因。2.在開(kāi)展套管應(yīng)力檢測(cè)基礎(chǔ)研究方面,研究了應(yīng)力對(duì)鐵磁材料磁化特性的影響,通過(guò)磁疇理論研究了磁測(cè)應(yīng)力機(jī)理,形成了非接觸式無(wú)損磁測(cè)應(yīng)力檢測(cè)方法,奠定了磁測(cè)應(yīng)力傳感器的理論基礎(chǔ)。運(yùn)用逆磁致伸縮理論設(shè)計(jì)制作了磁測(cè)應(yīng)力傳感器,實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力信號(hào)的有效檢測(cè)。運(yùn)用電路理論實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的有效甄別、雜散干擾信號(hào)的屏蔽,實(shí)現(xiàn)應(yīng)力微弱有效信號(hào)的準(zhǔn)確采集。進(jìn)行了傳感器的特性試驗(yàn)研究,測(cè)量數(shù)據(jù)可以判定應(yīng)力的性質(zhì)及應(yīng)力量化的結(jié)論,與理論推導(dǎo)結(jié)論一致。研究表明,傳感器能夠有效區(qū)分應(yīng)力的性質(zhì)、檢測(cè)到的磁電信號(hào)與一維應(yīng)力值呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系,應(yīng)力值接近實(shí)際值,這為量化定標(biāo)應(yīng)力傳感器的指標(biāo)及應(yīng)力測(cè)井儀器的指標(biāo)提供依據(jù),為量化評(píng)價(jià)套損提供強(qiáng)有力的檢測(cè)手段支撐。3.用單片機(jī)控制技術(shù)、光纖陀螺儀定位技術(shù),利用六方位磁測(cè)應(yīng)力傳感器進(jìn)行方位測(cè)井,開(kāi)發(fā)了配套的上位管理軟件,制作完成了完整的套損磁測(cè)應(yīng)力測(cè)井儀器。對(duì)磁測(cè)應(yīng)力測(cè)井儀器進(jìn)行定標(biāo),保證了測(cè)井儀器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的可靠性。應(yīng)用該測(cè)井儀器結(jié)果表明,該儀器測(cè)試時(shí)傳感器探頭不需要完全接觸套管內(nèi)壁,實(shí)現(xiàn)了在線套損應(yīng)力方位檢測(cè),提出了“力—圓矢量”成像測(cè)井,該儀器對(duì)套管曲率依賴(lài)不大,具有測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。利用該測(cè)井儀器可以定量評(píng)價(jià)套管的受力狀態(tài),提出了套損程度的判定方法,為預(yù)防套損提供有效的檢測(cè)方法和提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TE931.2;TG115.284

【參考文獻(xiàn)】

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