【摘要】：常規(guī)套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮水泥環(huán)和非均勻地應(yīng)力的影響。實(shí)際井筒環(huán)境中,套管大都有水泥環(huán)存在,水泥環(huán)的偏心直接影響了套管的應(yīng)力分布變化;套管還可能受到非均勻地應(yīng)力作用,非均勻地應(yīng)力對(duì)套管強(qiáng)度也有較大影響。隨著川東南地區(qū)深層頁(yè)巖氣儲(chǔ)層改造作業(yè)不斷推進(jìn),復(fù)雜井筒的井周地應(yīng)力非均勻程度更加顯著。而采用以靜水壓力作為有效外擠壓力的套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法對(duì)復(fù)雜應(yīng)力井筒是不準(zhǔn)確的。為了研究在地層環(huán)境下水泥環(huán)偏心和井周非均勻地應(yīng)力對(duì)套管應(yīng)力的影響,本文自主研發(fā)了模擬套管在地層環(huán)境下受水泥環(huán)偏心和非均勻地應(yīng)力作用的套管外擠力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)試套管在水泥環(huán)存在情況下,均勻外擠壓力和不同非均勻系數(shù)外擠載荷對(duì)套管應(yīng)力分布規(guī)律。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),評(píng)價(jià)在均勻外擠壓力作用下,不同偏心水泥環(huán)對(duì)套管的承載能力。同時(shí)還研究偏心水泥環(huán)和非均勻載荷耦合情況下套管應(yīng)力變化規(guī)律。通過(guò)自主設(shè)計(jì)的套管抗外擠力學(xué)裝置,對(duì)不同偏心程度的套管施加均勻外擠液壓和非均勻載荷的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):在均勻外擠載荷作用下,完整水泥環(huán)對(duì)套管抗外擠有一定的卸載能力,但水泥環(huán)偏心越嚴(yán)重,水泥環(huán)對(duì)套管外擠卸載能力下降明顯。通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)表明:水泥環(huán)對(duì)套管外擠卸載能力大小與水泥環(huán)的彈性模量、泊松比、水泥環(huán)內(nèi)外徑之比及套管居中度有關(guān)。當(dāng)?shù)貞?yīng)力非均勻程度增加時(shí),不同方向的套管內(nèi)壁周向應(yīng)力值出現(xiàn)不同變化:最大主應(yīng)力方向的套管周向應(yīng)力由負(fù)值逐漸變成正值,套管周向受壓逐漸變成周向受拉;最小主應(yīng)力方向的套管周向應(yīng)力狀態(tài)始終為負(fù),呈受壓狀態(tài),且應(yīng)力變化幅度比最大主地應(yīng)力方向的套管周向應(yīng)力變化幅度大。通過(guò)本文研究,為進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)水泥環(huán)偏心和地層非均勻應(yīng)力對(duì)套管抗外擠能力影響尊定了良好基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE931.2
【圖文】：

ｎyPｍ邋２０１７／６／１５邋９：１１邋４６邐叼問(wèn)（分鐘）逡逑圖１－２壓裂施丁參數(shù)曲線圖逡逑如圖１－２所示，ＷＹ２３－１ＨＦ井壓裂施工過(guò)程，壓裂段采用的是】３９．７＊］２．７ｍｍ的１２５Ｖ逡逑級(jí)套管，最大施工排量２０ｍ３／ｍｉｎ，最高施工泵壓１１５ＭＰａ，造體積縫為目的大排量大規(guī)模逡逑壓裂下，歷經(jīng)２０段壓裂。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)套損分析，在滿足常規(guī)油氣套管設(shè)計(jì)的生產(chǎn)套管在逡逑壓裂施工過(guò)程中仍然有套管不同程度變形。該井從３４２４．９６ｍ開始造斜，逡逑３４２３．９６－４１６０．２５ｍ為造斜段，４１６０．２５ｍ井深進(jìn)入７Ｋ平段，水平段井眼軌跡共調(diào)整多達(dá)逡逑２６次。在井深４０００－５５０Ｓｍ段，栗送橋塞有多個(gè)遇阻點(diǎn)，遇阻段固井質(zhì)量合格率低于３０％。逡逑根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)綜合分析，大部分橋塞遇阻產(chǎn)生原因是套管變形，圖１－３是該地區(qū)生逡逑產(chǎn)套管損壞情況。逡逑１邐■邐Ｉ逡逑暑Ｉ俧形逡逑ｎ邋Ｉ逡逑圖１－３ＷＹ２３－１ＨＦ套管損壞逡逑通過(guò)對(duì)該地區(qū)套管變形分析

邐ＷＹ－３００液ｆＥ掙壓器逡逑圖１－４模擬試驗(yàn)原理圖邐圖１－５模擬實(shí)驗(yàn)裝置示意圖逡逑實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了很多認(rèn)識(shí)，在模擬地層蠕變的持續(xù)作用下，套管應(yīng)力隨時(shí)間推移而逡逑增大，最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。套管外載的分布為類橢圓形。地層含水量會(huì)增加巖石的流逡逑變性，縮短套管應(yīng)力達(dá)到應(yīng)力穩(wěn)定的時(shí)間，但最終的套管應(yīng)力穩(wěn)定值無(wú)叨顯變化；套管逡逑應(yīng)力的大小與水泥環(huán)的性質(zhì)有關(guān)，隨水泥環(huán)彈性模量的增加，套管應(yīng)力值減��；水泥環(huán)逡逑厚度變化對(duì)套管外載的影響不大。木裝置考慮的是地層蠕變因素對(duì)套管應(yīng)力的影響，N翦義廈揮鋅悸撬嗷菲那榭鍪�，葷喚文外载作用方g膠退嗷峰義希玻埃埃紡瓿Ａ熱耍郟玻矗荻�？１１０钢级的虊嬡进行两z辜坊偈匝檠芯�。通过加均约x貉溝膩義戲絞蕉勻嘰縑墜芙屑坊偈匝椋�，通过灾@墜芡獗謖程Ρ淦杉墜芡獗詰撓αΡ溴義匣

本文編號(hào)：2727915