發(fā)布時間：2018-01-06 06:06

  本文關(guān)鍵詞：考慮環(huán)空溫度場及壓力場的高溫高壓井套管強度安全評價　出處：《西安石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 套管強度 環(huán)空 溫度場 壓力場 耦合效應(yīng)

【摘要】：高溫高壓井前期投入成本高,開發(fā)技術(shù)難度大,對套管強度全壽命設(shè)計提出更高的要求。而生產(chǎn)中儲層流體攜帶高溫能量,引起高溫高壓井環(huán)空壓力異常,對套管安全造成威脅。因此,本文主要考慮儲層流體攜帶能量對高溫高壓井井筒溫度場及壓力場的影響,分析套管強度安全性,并結(jié)合套管強度設(shè)計流程,給出高溫高壓井套管強度設(shè)計的推薦做法,主要的研究內(nèi)容如下:考慮井筒溫度、壓力變化對井筒流體物性的影響和溫度-壓力耦合效應(yīng),結(jié)合能量守恒原理和半瞬態(tài)傳熱理論,分別建立高溫高壓油井和氣井井筒溫度模型,得到管柱及環(huán)空溫度場矩陣。在環(huán)空溫度場基礎(chǔ)上,基于多尺度體積相容性原理,建立不同尺寸下多環(huán)空壓力-體積雙向耦合計算模型。應(yīng)用編制的多尺度環(huán)空壓力-體積耦合數(shù)值計算算法,分析產(chǎn)量和生產(chǎn)時間因素對環(huán)空壓力的影響。依據(jù)計算的環(huán)空壓力,參考API套管強度設(shè)計方法和API-RP-90(Annular Casing Pressure Management for Offshore Wells)套管強度設(shè)計推薦做法,給出考慮環(huán)空壓力熱沖擊的自由段套管強度設(shè)計方法。考慮井眼曲率對非自由段套管強度削弱作用,建立套管截面總變形能方程。并應(yīng)用最小勢能原理,分析彈性范圍內(nèi)套管軸向彎曲曲率與套管截面不圓度的關(guān)系。應(yīng)用應(yīng)力等效原理,分析彎曲和外壓作用下套管截面的三向應(yīng)力分布和極值失穩(wěn)載荷。綜合以上環(huán)空溫度、壓力計算方法和套管強度設(shè)計準則及標(biāo)準,結(jié)合油田高溫高壓井套管強度設(shè)計流程,分別給出環(huán)空溫度場計算推薦做法、環(huán)空壓力計算推薦做法及考慮環(huán)空壓力的套管強度計算推薦做法。通過以上研究發(fā)現(xiàn),高溫儲層流體攜帶的能量在自由段套管環(huán)空產(chǎn)生明顯的熱載荷作用,環(huán)空溫度與環(huán)空壓力兩者耦合作用下呈現(xiàn)近似線性關(guān)系;對于非自由段套管,相對于彎曲曲率,徑厚比對套管截面不圓度的影響更大;以常用的P110 5 1/2"×7.72套管為例,0.01/m曲率引起的套管截面不圓度,對套管抗擠強度的削弱值比API彎曲載荷作用下套管抗外擠強度值還要低7%左右。
[Abstract]:High temperature and high pressure wells initial investment cost is high, the development of technical difficulty, put forward higher requirements on casing strength of whole life design. And the production of reservoir fluid with high temperature energy, caused by high temperature and high pressure wells annulus pressure anomaly, a threat to the casing safety. Therefore, this paper mainly consider the reservoir fluid carrying energy of high temperature and high pressure. Wellbore temperature field and pressure field, analysis of casing strength safety, and combined with the casing strength design process, Recommended Practice for high pressure well casing strength design are high, the main research contents are as follows: considering wellbore temperature, pressure change of wellbore fluid properties and temperature pressure coupling effect, combined with the principle of energy conservation and semi transient heat transfer theory, were established in high temperature and high pressure oil and gas well bore temperature model, get the pipe and annular temperature field matrix. In the annular temperature field based on multi scale based on The volume of compatibility principle, calculation model of the establishment of air pressure volume under different sizes of polycyclic two-way coupling. Numerical calculation algorithm of multi scale annulus pressure - programmed volume coupling, influence analysis of yield and production time factor on the annulus pressure. On the basis of the annulus pressure, reference API casing strength design method and API-RP-90 (Annular Casing Pressure Management for Offshore Wells) recommended practice of casing strength design, are given free casing strength design method of annulus pressure thermal shock. Considering the weakening effects of curvature of wellbore on non free casing strength, the establishment of casing section deformation energy equation. And the application of the principle of minimum potential energy, the axial curvature analysis of casing and casing section the elastic range of roundness. The relationship between the application of stress equivalence principle, analysis of the effect of bending and external pressure casing section three to the stress distribution and the maximum loss Buckling load. Above the annular temperature, and the method of casing strength design criterion and standard pressure calculation, combined with high temperature and high pressure oil well casing strength design process are given annular temperature field calculation of the recommended practices, annulus pressure calculation and consideration of recommended practices of annulus pressure casing strength calculation of recommended practice. Through the above research, high temperature reservoir fluid carrying energy to produce heat load significantly in the free section of the casing annulus, annulus annulus pressure temperature and their coupling effect under approximate linear relationship; for non free casing, relative to the bending curvature, diameter thickness ratio of casing section roundness greater impact; with the P110 5 1/2 x 7.72 "casing casing section as an example, 0.01/m curvature caused by the roundness of the casing collapsing strength weakening ratio under bending load of API casing collapsing strength value is still lower by about 7%.

【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】：2017
【分類號】：TE931.2

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本文編號：1386595