【摘要】：頁巖油氣的開采需要進行大規(guī)模的壓裂,這樣高強度的施工會對套管造成嚴重的損壞。因此分析頁巖水平井水平段套管的受力及應力分布情況,對于預防套管損壞有十分重要的實際意義。本文基于數(shù)值模擬方法結合套管受力情況,進行了以下內(nèi)容的研究:(1)分別計算垂直段和水平段套管在下入過程的摩擦力和軸向力,并基于軟桿模型和剛桿模型計算彎曲段套管在下入過程的摩擦力和軸向力。結果表明:套管的軸向載荷隨著井深的增加而減小;隨著井深的增加,摩擦阻力在造斜段之前可很小,造斜段之后,摩擦阻力逐漸增大。(2)應用ABAQUS有限元模擬軟件,模擬在壓裂過程中某些因素對套管應力的分布的影響。結果表明:隨著溫差的升高,最大溫度應力幾乎呈線性增加,地層溫度每變化1 ~oC,作用在套管上的應力改變2Mpa;在不均勻載荷下,套管所受的最大等效應力明顯增大,并且套管的徑向應力分布不均勻。(3)應用ABAQUS有限元軟件,模擬分析溫度和不均勻載荷耦合因素對套管應力分布的影響規(guī)律。結果表明:溫度和不均勻載荷耦合模型套管的應力分布差異較大。套管呈現(xiàn)兩截面端受力小,中間段受力大的特點,并且中間段套管的徑向截面受力不均勻,因為應力的不均勻分布,導致套管發(fā)生了橢圓變形。(4)在考慮實際套管內(nèi)壓、溫度和不均勻載荷作用下,分析套管應力分布規(guī)律。研究表明:整個套管總體受力較大,相位角相差90度的兩個軸向平面應力值差異很大,使套管發(fā)生橢圓變形。
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE931.2;TE243
【圖文】：

第二章 套管損壞的影響因素和形態(tài)分析會發(fā)生損壞，是因為施加在套管上的力大于套管本身承受外力的最大者損壞。后期開采過程的壓裂作用，使得套管外載發(fā)生極大的變化，可能性。對于頁巖井，套管損壞的情況發(fā)生同樣制約著資源的開發(fā)，套管損壞的原因和套管損壞的形態(tài)，以便確定套管的軸向受力和徑向分析套管的應力分布情況。管損壞的地質(zhì)因素分析周圍巖應力對套管損壞的影響井作業(yè)前，地下巖石在原位地應力的作用下保持平衡，鉆井時會打破施工井附近的應力場發(fā)生變化[33]，地層應力經(jīng)水泥石環(huán)作用于套管外平衡系統(tǒng)。由于鉆井而使地層裸露的區(qū)域其支撐流體壓力的大小在一定力高于井周圍巖的強度極限時，這部分的巖石在流體壓力的作用下會重時甚至會導致地層坍塌。井周地應力大小及其分布和地層巖石的性力的主要原因，圖 2-1 是井壁應力狀態(tài)圖。

會對套管孔眼形成撕裂作用。套管損壞形態(tài)分析根據(jù)損壞程度的不同，套損可以分為兩種：嚴重損壞和輕微損壞。嚴重損壞是曲、錯斷等損壞形式，這可能直接導致井的停產(chǎn)。輕微損壞是套管的局部區(qū)域；對于不同的井，影響因素的差異會造成套管損壞的形態(tài)也存在差異。套管損裂、變形、錯斷等幾種基本類型。通過調(diào)研文獻統(tǒng)計套管的損壞類型，得到以，如圖 2-2 所示：

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1 劉源;紀愛敏;李塹;樊鑫業(yè);許才斌;;復合載荷工況下特殊螺紋油套管接頭三維有限元分析[J];機械設計與制造工程;2017年08期

2 胡克讓;馬連升;;水電站鋼管套管接頭的設計和試制[J];水電站設計;1987年01期

3 王振武,陳人堯;擠壓式卡套管接頭[J];液壓與氣動;1988年03期

4 周清華;黃建坤;曹振發(fā);;套管泵能降低費用,增加某些井的產(chǎn)量[J];國外油田工程;1988年01期

5 ;銅鋁套管接頭在滬試制成功[J];制冷技術;1989年04期

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本文編號：2723295