【摘要】：伊拉克Halfaya油田開采時(shí)間短,因油層壓力下降導(dǎo)致開采率較低,所以采用注水來提高井壓,從而提高其開采率。初期,在油層底部進(jìn)行籠統(tǒng)注水,短時(shí)間內(nèi)起到了一定的作用。隨后,出現(xiàn)了注水竄層等問題。為了實(shí)現(xiàn)油層的有序開發(fā),解決油層壓力低帶來的開采率低的問題,需要對油層進(jìn)行分層注水,Halfaya注水管柱結(jié)構(gòu)不同于國內(nèi)常見的注水管柱結(jié)構(gòu),為保證注水工藝措施的有效進(jìn)行,為石油開采提供保障,需要對管柱在整個(gè)注水工藝流程中的受力進(jìn)行分析,為管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)提供參考。基于流體力學(xué)、彈性力學(xué)和微分幾何曲線理論,分析管柱微元體的受力,根據(jù)歐拉梁理論,給出管柱受力微分方程,給出分注管柱軸向力、軸向位移、強(qiáng)度校核計(jì)算模型�；谔坠鼙趯苤Х戳ψ饔眉僭O(shè),給出管柱屈曲微分方程以及正弦屈曲、螺旋屈曲臨界載荷公式;分析管柱中截面處、封隔器、伸縮節(jié)、卡瓦等對變量連續(xù)性的影響,給出了管柱上軸向力變量的邊界條件的處理方法。運(yùn)用ABAQUS軟件對HS-1封隔器膠筒系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬,橡膠材料本構(gòu)模型采用Mooney-Rivlin模型。分析發(fā)現(xiàn):隨著載荷增大,膠筒與套管壁的接觸面積與接觸應(yīng)力持續(xù)增大,當(dāng)接近坐封載荷時(shí),膠筒內(nèi)部應(yīng)力分布不再是沿軸向中心對稱,最大接觸應(yīng)力區(qū)域向下偏移;隨著載荷增大,膠筒的變形加劇,接近坐封載荷時(shí),下膠筒內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力較集中區(qū)域,下膠筒將是最可能因疲勞損壞的部件;中膠筒摩擦力隨著壓縮矩呈冪函數(shù)線型增加,給出了中膠筒最大靜摩擦力擬合公式,為后續(xù)管柱力學(xué)分析提供力學(xué)邊界參考�；诜謱庸苤W(xué)理論以及對變量的連續(xù)性分析,編制了分注管柱力學(xué)分析軟件。將其應(yīng)用于實(shí)際注水井力學(xué)分析,計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場測井?dāng)?shù)據(jù)對比,誤差在合理范圍內(nèi)。運(yùn)用自編軟件對哈法亞注水井管柱力學(xué)分析發(fā)現(xiàn):M325井所采用的分層注水管柱結(jié)構(gòu)符合要求;只注上層的極限工況條件下,管柱可能出現(xiàn)屈服,存在安全隱患,其他工況條件,安全系數(shù)都大于1,管柱可靠;當(dāng)注水泄漏時(shí),下層注水100%和上層注水100%,部分管柱段可能出現(xiàn)屈服;M279井,忽略卡瓦后的分層注水管柱結(jié)構(gòu)不合理。本文的研究成果為哈法亞油田注水管柱的設(shè)計(jì)及校核提供了技術(shù)支撐。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE357.6
【圖文】：

第一章 緒論力場等因素的影響。21 世紀(jì)后，又出現(xiàn)了許多管柱力學(xué)分析軟件，能夠分析溫度、力、流體壓力、扭矩等物理量沿垂直方向變化規(guī)律，可以針對管柱的整體強(qiáng)度進(jìn)行。.2.3 分層注水管柱結(jié)構(gòu)(Ⅰ)固定式分層注水管柱：475-8 水力壓差式封隔器、745-4 固定式配水器、循環(huán)、測試球座及配套的驗(yàn)封、分層測試為主要內(nèi)容的固定式分層注水工藝，其管柱結(jié)圖 1.2.1 所示。管柱串利用 475-8 水力壓差式封隔器將油層分成若干個(gè)注水層段，在各個(gè)層段的上分別下入一個(gè) 745-4 型固定式配水器，在配水器上根據(jù)具體要求調(diào)節(jié)啟動壓力或配水嘴方式實(shí)現(xiàn)同井單管分層定量注水，改善層間關(guān)系，控制油井含水上升率。(Ⅱ)活動式分層注水管柱：管柱如圖 1.2.2 所示，水嘴安裝在堵塞器上，更換、水嘴時(shí)，用鋼絲投撈堵塞器即可，無需起下管柱。

第一章 緒論力場等因素的影響。21 世紀(jì)后，又出現(xiàn)了許多管柱力學(xué)分析軟件，能夠分析溫度、力、流體壓力、扭矩等物理量沿垂直方向變化規(guī)律，可以針對管柱的整體強(qiáng)度進(jìn)行。.2.3 分層注水管柱結(jié)構(gòu)(Ⅰ)固定式分層注水管柱：475-8 水力壓差式封隔器、745-4 固定式配水器、循環(huán)、測試球座及配套的驗(yàn)封、分層測試為主要內(nèi)容的固定式分層注水工藝，其管柱結(jié)圖 1.2.1 所示。管柱串利用 475-8 水力壓差式封隔器將油層分成若干個(gè)注水層段，在各個(gè)層段的上分別下入一個(gè) 745-4 型固定式配水器，在配水器上根據(jù)具體要求調(diào)節(jié)啟動壓力或配水嘴方式實(shí)現(xiàn)同井單管分層定量注水，改善層間關(guān)系，控制油井含水上升率。(Ⅱ)活動式分層注水管柱：管柱如圖 1.2.2 所示，水嘴安裝在堵塞器上，更換、水嘴時(shí)，用鋼絲投撈堵塞器即可，無需起下管柱。

圖 1.2.3 偏心分層注水管柱結(jié)構(gòu) 圖 1.2.4 橋式偏心分層注水管柱結(jié)構(gòu)（IV）橋式偏心分層注水管柱：由內(nèi)徑為Φ60mm 的 Y341 可洗井封隔器、內(nèi)徑為46mm 橋式偏心配水器、配水堵塞器、單向閥等組成，如圖 1.2.4 所示。橋式偏心配的堵塞器內(nèi)裝有陶瓷水嘴，正常注水時(shí)，在井口同一注水壓力下，通過不同孔徑水節(jié)流作用，控制分層注入量，可應(yīng)用試井鋼絲對配水堵塞器進(jìn)行井下投撈，調(diào)整配案。橋式偏心分層注水工藝技術(shù)優(yōu)勢為：（1）投撈儀可投撈任意層段的堵塞器，進(jìn)行調(diào)換水嘴，不受分注級數(shù)限制；（2）測試密封段連接儀器可進(jìn)行分層流量和壓力的測試；（3）可進(jìn)行同位素吸水剖面測井。（V）同心集成分層注水管柱：采用封隔器、配水器一體化設(shè)計(jì)，由內(nèi)徑為Φ60 341 可洗井封隔器、內(nèi)徑為Φ55 和Φ52 配水封隔器、內(nèi)撈式Φ55、Φ52 配水器等組成圖 1.2.5。單級配水封隔器可以滿足兩個(gè)層段注水，使封隔層段由原有的最小卡距 8小到 1.2m，實(shí)現(xiàn)了相鄰層段流量及壓力的同步測試，可實(shí)現(xiàn)一次調(diào)配 2-4 層，完成水井小卡距層段細(xì)分。

【參考文獻(xiàn)】

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1 練章華;張穎;趙旭;丁士東;林鐵軍;;水平井多級壓裂管柱力學(xué)、數(shù)學(xué)模型的建立與應(yīng)用[J];天然氣工業(yè);2015年01期

2 王尊策;管翠翠;溫后珍;呂鳳霞;;Y341-114型注水封隔器膠筒與套管摩擦力試驗(yàn)研究[J];石油礦場機(jī)械;2012年07期

3 杜現(xiàn)飛;王海文;王帥;劉俊霞;;深井壓裂井下管柱力學(xué)分析及其應(yīng)用[J];石油礦場機(jī)械;2008年08期

4 董蓬勃;竇益華;;封隔器管柱屈曲變形及約束載荷分析[J];石油礦場機(jī)械;2007年10期

5 練章華;林鐵軍;劉健;樂彬;陳舉芬;徐月霞;楊濤;張建設(shè);;水平井完井管柱力學(xué)—數(shù)學(xué)模型建立[J];天然氣工業(yè);2006年07期

6 王宇,高國華;斜直井眼中管柱變形參數(shù)仿真實(shí)驗(yàn)[J];石油學(xué)報(bào);2003年03期

7 劉鳳梧,高德利,徐秉業(yè);受徑向約束細(xì)長水平管柱的正弦屈曲[J];工程力學(xué);2002年06期

8 高國華,張福祥,王宇,呂國志;水平井眼中管柱的屈曲和分叉[J];石油學(xué)報(bào);2001年01期

9 高德利,劉鳳梧,徐秉業(yè);彎曲井眼中管柱屈曲行為研究[J];石油鉆采工藝;2000年04期

10 眭滿倉,孟坤六,張琦;水平井管柱空間受力分析及迭代計(jì)算[J];石油機(jī)械;1999年09期

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1 溫后珍;精細(xì)分層注采管柱力學(xué)理論、分析方法及應(yīng)用研究[D];東北石油大學(xué);2016年

本文編號：2745283