【摘要】：油水井套管在使用過程中除了耐受腐蝕條件之外,還同時受地質(zhì)因素、工程技術(shù)因素、開發(fā)方式因素等多種復(fù)雜因素作用,難以達到設(shè)計的自然壽命。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,也易于測量。油田進入開發(fā)開采的中后期,套損的成因很復(fù)雜,但應(yīng)力損傷是套損的主要原因。研究有效檢測套管受力情況,可以預(yù)測套管的使用壽命,進而制定預(yù)防套損的有效措施,并在此基礎(chǔ)上制定與實施切實有效的綜合治理方案,是套損預(yù)防和治理工作的當務(wù)之急,對油田的產(chǎn)能建設(shè)和油田的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。本文結(jié)合大慶油田4000萬噸油氣當量可持續(xù)發(fā)展面臨的形勢、油氣勘探開發(fā)基本戰(zhàn)略,以及工程技術(shù)服務(wù)基本戰(zhàn)略,針對大慶油田套損現(xiàn)狀,重點開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、應(yīng)力測井儀器的研制及應(yīng)用工作,完善了套內(nèi)、套外綜合檢測套管應(yīng)力的配套技術(shù),完善了檢測套管應(yīng)力的磁測應(yīng)力檢測方法及套損綜合檢測解釋方法。研究的主要內(nèi)容包括:1.套管損傷基于方位應(yīng)力過載而產(chǎn)生,通過建立油水井套管拉伸、剪切、折彎以及環(huán)壓受力模型,對油水井套管利用ANSYS有限元軟件進行應(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)變評估套管安全狀態(tài),并揭示了非均勻載荷套損的原因。2.在開展套管應(yīng)力檢測基礎(chǔ)研究方面,研究了應(yīng)力對鐵磁材料磁化特性的影響,通過磁疇理論研究了磁測應(yīng)力機理,形成了非接觸式無損磁測應(yīng)力檢測方法,奠定了磁測應(yīng)力傳感器的理論基礎(chǔ)。運用逆磁致伸縮理論設(shè)計制作了磁測應(yīng)力傳感器,實現(xiàn)了應(yīng)力信號的有效檢測。運用電路理論實現(xiàn)微弱信號的有效甄別、雜散干擾信號的屏蔽,實現(xiàn)應(yīng)力微弱有效信號的準確采集。進行了傳感器的特性試驗研究,測量數(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)、檢測到的磁電信號與一維應(yīng)力值呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系,應(yīng)力值接近實際值,這為量化定標應(yīng)力傳感器的指標及應(yīng)力測井儀器的指標提供依據(jù),為量化評價套損提供強有力的檢測手段支撐。3.用單片機控制技術(shù)、光纖陀螺儀定位技術(shù),利用六方位磁測應(yīng)力傳感器進行方位測井,開發(fā)了配套的上位管理軟件,制作完成了完整的套損磁測應(yīng)力測井儀器。對磁測應(yīng)力測井儀器進行定標,保證了測井儀器現(xiàn)場應(yīng)用的可靠性。應(yīng)用該測井儀器結(jié)果表明,該儀器測試時傳感器探頭不需要完全接觸套管內(nèi)壁,實現(xiàn)了在線套損應(yīng)力方位檢測,提出了“力—圓矢量”成像測井,該儀器對套管曲率依賴不大,具有測量精度高等優(yōu)點。利用該測井儀器可以定量評價套管的受力狀態(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方法和提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。
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【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE931.2;TG115.284

【參考文獻】

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本文編號：2339285