發(fā)布時間：2020-09-10 21:26

【摘要】：石油是國家不可或缺的戰(zhàn)略資源。目前我國淺層油氣資源減少,對深層和深海油氣資源進(jìn)行勘探和開發(fā)已成為一種必然的趨勢。但隨著井深的增加,井筒的完整性問題日益突出。套管磨損是影響井筒完整性的關(guān)鍵因素之一。對套管磨損進(jìn)行研究,對了解套管柱工況和提高井筒完整性具有重要的意義。鉆柱與套管連續(xù)性接觸和碰摩會造成套管磨損。對連續(xù)性接觸磨損的研究已有很多,但關(guān)于后者的研究較少�，F(xiàn)場資料表明,鉆柱渦動時對套管產(chǎn)生的碰摩是套管磨損的一個不可忽視的原因,會造成套管不均勻、隨機(jī)性磨損。針對該問題,本文在研究鉆柱動力學(xué)特性的基礎(chǔ)上分析鉆柱對套管的碰摩特征,并通過可視化方法研究碰摩及其誘導(dǎo)套管磨損特征。主要研究工作如下:首先闡述了研究目的和意義,總結(jié)了國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀,探討了使用有限元方法模擬鉆柱對套管碰摩特征的可行性。其次,考慮鉆柱變形引起的幾何非線性、鉆柱與井筒內(nèi)壁的接觸非線性、鉆頭與地層相互作用及鉆井液性能等因素,建立了鉆柱動力學(xué)三維有限元模型,并提出了求解方法。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了鉆柱動力學(xué)仿真程序并進(jìn)行了準(zhǔn)確性驗證。第三,利用所開發(fā)的程序模擬了鉆柱的橫向運(yùn)動特征及對套管的碰摩作用,分析了地面轉(zhuǎn)速、鉆壓、鉆井液密度等關(guān)鍵參數(shù)對鉆柱橫向運(yùn)動特征的影響規(guī)律。第四,建立了三維可視化方法來直觀表征鉆柱對套管的碰摩特征。同時提出了碰摩誘導(dǎo)的套管磨損評價方法。在此基礎(chǔ)上,利用可視化方法分析了碰摩作用下套管磨損特征及關(guān)鍵參數(shù)對套管磨損的影響規(guī)律。最后,結(jié)合油田工程實例,研究了實際井筒中鉆柱對套管的碰摩及其誘導(dǎo)套管磨損特征,分析了井眼曲率對磨損的影響。
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE931.2
【圖文】：

第一章 緒論的目的與意義國家不可或缺的戰(zhàn)略資源，對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保證政治和的作用。目前我國油氣能源安全正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，2018存度已接近 70%，天然氣消費(fèi)對外依存度也已提升至 45源持續(xù)減少，深層油氣資源的勘探開發(fā)已成為國家戰(zhàn)略氣田開發(fā)中占比也越來越大。據(jù)統(tǒng)計[2]，中石油塔里木油平均井深都已超過 6049m，如圖 1.1 所示。在 2000 年以前深井只有 3 口，而目前已超過 300 口，其中亞洲最深井順到 8588 m。

管、油層套管以及尾管，主要用于支撐油、氣井隔離地層，封閉漏失層、油氣層。井筒一般是由所示。隨著鉆井深度的增加，鉆柱在井下的動力對井筒造成傷害，影響井筒完整性。

2圖 1.3 井筒構(gòu)造層油氣田的井筒完整性問題非常突出。據(jù)不完全井中有 304 口井出現(xiàn)套管嚴(yán)重磨損，套損井占區(qū)塊已壓裂的 141 口氣井中有 36 口井出現(xiàn)套管已完成壓裂施工的 6 口頁巖氣井中有 5 口井出

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本文編號：2816352