本文關(guān)鍵詞： 水平井套管 巖石力學(xué) 巖石圍壓 孔隙壓力 有限元　出處：《西安石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在油氣田開發(fā)開采過程中,尤其是在儲層壓裂施工過程中,套管時常發(fā)生損壞,套管損壞會造成注采系統(tǒng)不穩(wěn)定、破壞油層甚至導(dǎo)致無法開采等事故發(fā)生,嚴重影響油氣田的正常生產(chǎn),使油田蒙受損失。對油氣田現(xiàn)場損壞的套管調(diào)研發(fā)現(xiàn),大量套管出現(xiàn)變形擠毀現(xiàn)象。考慮引發(fā)事故的原因為巖石的力學(xué)參數(shù)發(fā)生變化,這是由于注采制度的改變會引起孔隙壓力的波動,進而影響到儲層巖石的力學(xué)性質(zhì),從而威脅套管的強度安全。本文以水敏性泥頁巖為研究對象,在原有應(yīng)力分解增量中創(chuàng)新引入吸水應(yīng)力增量概念,得到水敏性泥頁巖修正本構(gòu)理論,旨在提高原有的巖石類材料本構(gòu)方程準確性,優(yōu)化圍巖模型。地層壓力直接作用于水泥石環(huán)外壁,壓力由水泥石環(huán)內(nèi)壁傳遞至套管。由于水泥石環(huán)的材質(zhì)、厚度和套管的鋼級和管厚的不同,套管所受壓力相較地層壓力會發(fā)生不同程度的變化。所以綜合考慮“套管-水泥石環(huán)-地層”體系耦合作用對水平井套管強度分析顯得尤為重要。以套管為單一研究對象進行理論研究由于假設(shè)繁多使得分析結(jié)果和實際工況相去甚遠。為此,本文以“套管-水泥石環(huán)-地層”耦合體系為載體,綜合考慮壓力從地層到水泥石環(huán)到套管的逐級傳遞對套管強度理論分析的影響,從而為優(yōu)化“套管-水泥石環(huán)-地層”耦合體系打好基礎(chǔ)。因為地層巖石材質(zhì)不均勻及地層強度不穩(wěn)定,分析地層巖石對“套管-水泥石環(huán)”體系影響比較困難,故以“套管-水泥石環(huán)-地層”體系作用下水平井套管強度研究的結(jié)果為基礎(chǔ)。為此,本文以實際工況為例,以“套管-水泥石環(huán)-地層”耦合體系為研究對象,運用ANSYS有限元軟件對其進行有限元模擬,分析不同地層巖石含水率對“套管-水泥石環(huán)-地層”耦合體系的影響。為復(fù)雜地質(zhì)條件下水平井套管的選取提供指導(dǎo)性意見。
[Abstract]:In the process of oil and gas field development and production, especially in the process of reservoir fracturing, casing often occurs damage, casing damage will lead to instability of injection and production system, damage to reservoir and even lead to unexploitable accidents. It seriously affects the normal production of the oil and gas field and makes the oil field suffer losses. A large number of casing appear deformation and squeezing phenomenon. The reason of considering the accident is the change of rock mechanical parameters, which is due to the fluctuation of pore pressure caused by the change of injection-production system. Thus affecting the mechanical properties of reservoir rock, thus threatening the safety of casing strength. This paper takes the water sensitive shale as the research object, and introduces the concept of water absorption stress increment into the original stress decomposition increment. The modified constitutive theory of water sensitive shale is obtained in order to improve the accuracy of constitutive equation of the original rock material and optimize the surrounding rock model. The formation pressure acts directly on the outer wall of cement stone ring. The pressure is transferred from the inner wall of the cement stone ring to the casing. Due to the difference in material, thickness and steel grade and pipe thickness of the cement stone ring. Casing pressure will vary from formation pressure to formation pressure. System coupling is particularly important for casing strength analysis in horizontal wells. Taking casing as a single research object for theoretical research, the analysis results are very different from actual working conditions because of various assumptions. In this paper, the coupling system of "casing, cement stone ring and formation" is taken as the carrier, and the influence of the gradual transfer of pressure from formation to cement stone ring to casing on the theoretical analysis of casing strength is considered synthetically. Thus, it lays a good foundation for optimizing the coupling system of "casing, cement, stone ring and stratum", because the formation rock material is not uniform and the formation strength is unstable. It is difficult to analyze the influence of formation rock on the "casing cement stone ring" system, so it is based on the research results of casing strength in horizontal wells under the action of "casing cement stone ring formation" system. This paper takes the actual working condition as an example, takes the coupling system of "casing, cement stone ring and stratum" as the research object, uses ANSYS finite element software to carry on the finite element simulation to it. This paper analyzes the influence of rock moisture content in different formations on the coupling system of "casing, cement stone ring and stratum", which provides guidance for the selection of casing in horizontal wells under complex geological conditions.
【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：1452724