本文關(guān)鍵詞：水力噴砂分段壓裂CT管柱起下力學(xué)行為及配套工具研究

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【摘要】：以頁巖氣為主的低滲透油氣田開發(fā)已經(jīng)成為現(xiàn)在及將來油田開發(fā)的主要領(lǐng)域。伴隨連續(xù)油管技術(shù)的成熟與推廣,連續(xù)油管水力噴砂分段壓裂技術(shù)逐漸成為解決我國縱向多層壓裂與水平井體積壓裂難題的有效措施。但連續(xù)油管剛度較低,在作業(yè)時易發(fā)生屈曲行為,導(dǎo)致管柱無法下入到預(yù)定井深或者下入后無法正常作業(yè)。為了提高連續(xù)油管作業(yè)的可靠性,水力噴砂分段壓裂CT管柱起下力學(xué)行為及其配套工具的研究具有重要意義。本文在前人的管柱力學(xué)成果基礎(chǔ)上,根據(jù)管柱勻速下入時,摩擦力與軸向力平衡的特點,建立了用摩擦力代替軸向力,從管柱頂端反算管柱狀態(tài)并計算真實下入深度的數(shù)學(xué)模型。用Matlab對算例進(jìn)行編程計算,分析了管柱狀態(tài)及下入深度,結(jié)果表明連續(xù)油管管柱隨著下入深度的增加,縮短變形量造成的偏差率先減小后增大,但偏差率太小,所以管柱下入屈曲變形造成的縮短量相對整根管柱而言可以忽略不計。對連續(xù)油管管柱下入過程的磨損行為應(yīng)用摩擦磨損學(xué)原理,建立磨損量、工具串壁厚、下入深度間的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用Mapud計算算例,分析了允許摩擦量與內(nèi)壓的關(guān)系,結(jié)果表明隨著壓裂壓力的增大,連續(xù)油管允許的磨損量在逐漸減小。根據(jù)連續(xù)油管水力噴砂壓裂工藝原理和管柱設(shè)計原則,設(shè)計了連續(xù)油管水力噴砂工具串的總體方案,并對各個工具進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計與分析,得到了最優(yōu)的噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸,定位卡瓦傾角,Y211封隔器卡瓦牙前角、牙后角、牙形角、牙高、牙間距、卡瓦工作高度、錐面角和膠筒結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。通過前面一系列研究工作,完善了連續(xù)油管水力噴砂分段壓裂管柱定位準(zhǔn)確性、磨損行為、壓裂管柱工具串的優(yōu)化設(shè)計等理論,對連續(xù)油管水力噴砂分段壓裂管柱的設(shè)計具有一定指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：連續(xù)油管 水力噴砂 分段壓裂 管柱
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE934.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 背景及意義8-14
• 1.1.1 背景8-14
• 1.1.2 目的及意義14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國內(nèi)外水平井分段壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 國內(nèi)外連續(xù)油管管柱研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本論文研究主要內(nèi)容16-18
• 第二章 CT管柱串下入時屈曲變形對下鉆規(guī)律的影響18-36
• 2.1 水平井井身結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2 連續(xù)油管管柱在垂直井段的屈曲臨界載荷19-21
• 2.3 連續(xù)油管管柱在斜直井段的屈曲臨界載荷21-22
• 2.4 連續(xù)油管管柱在彎曲井段的屈曲臨界載荷22-24
• 2.5 連續(xù)油管管柱在水平井段屈曲臨界載荷24-25
• 2.6 連續(xù)油管管柱鎖死載荷的確定25
• 2.7 連續(xù)油管管柱下入深度的確定25-29
• 2.8 連續(xù)油管管柱伸縮量的確定29-32
• 2.9 連續(xù)油管下入深度算例分析32-34
• 2.10 本章小結(jié)34-36
• 第三章 連續(xù)油管管柱起下行為的磨損與剩余強(qiáng)度分析36-43
• 3.1 引言36
• 3.2 連續(xù)油管管柱的失效形式36-37
• 3.3 連續(xù)油管管柱起下工藝過程磨損模型的建立37-38
• 3.4 連續(xù)油管管柱磨損量的計算38
• 3.5 連續(xù)油管磨損對連續(xù)油管壽命的影響38-41
• 3.6 連續(xù)油管在水平井段下入行為的磨損案例分析41-42
• 3.7 本章小結(jié)42-43
• 第四章 連續(xù)油管水力噴砂分段壓裂管柱設(shè)計43-62
• 4.1 水力噴砂壓裂管柱總體方案設(shè)計43-45
• 4.1.1 工藝原理43
• 4.1.2 水力噴砂壓裂管柱設(shè)計原則43
• 4.1.3 水力噴砂壓裂管柱總體組成43-44
• 4.1.4 技術(shù)參數(shù)44
• 4.1.5 施工步驟44
• 4.1.6 工藝技術(shù)特點44-45
• 4.2 連續(xù)油管水力噴砂分段壓裂管柱各個部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計45-60
• 4.2.1 導(dǎo)向篩管結(jié)構(gòu)設(shè)計45
• 4.2.2 Y211封隔器結(jié)構(gòu)設(shè)計45-47
• 4.2.3 扶正器結(jié)構(gòu)設(shè)計47-48
• 4.2.4 噴射器結(jié)構(gòu)設(shè)計48-56
• 4.2.5 機(jī)械式套管接箍定位器56-58
• 4.2.6 液壓丟手結(jié)構(gòu)設(shè)計58-59
• 4.2.7 連續(xù)油管連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計59-60
• 4.3 連續(xù)油管水力噴砂射孔壓裂管柱的起下安全評價60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 Y211封隔器關(guān)鍵部件分析并優(yōu)化設(shè)計62-73
• 5.1 Y211封隔器錨定卡瓦設(shè)計研究62-67
• 5.1.1 封隔器卡瓦牙形的分析研究62-66
• 5.1.2 卡瓦工作高度的確定66-67
• 5.1.3 卡瓦結(jié)構(gòu)的確定67
• 5.2 Y211封隔器密封膠筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究67-72
• 5.2.1 膠筒結(jié)構(gòu)模型簡化68
• 5.2.2 膠筒結(jié)構(gòu)參數(shù)的正交實驗68-69
• 5.2.3 膠筒工作模擬69-72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 第六章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文78-79

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