本文關鍵詞：直井分層注水管柱力學行為分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：分層注水管柱對油田注水開發(fā)起著非常重要的作用。分層注水過程中用多個封隔器分開不同油層,管柱受封隔器的約束及施工工況的影響,工作時受復雜載荷作用,加大了管柱發(fā)生破壞的可能性。因此,本文采用力學分析方法對直井分層注水管柱的受力及變形進行分析。本文在了解直井分層注水工藝的基礎上,通過管柱力學研究方法,對無限長管柱,及單封隔器約束的管柱為研究對象。建立了屈曲微分方程及接觸力表達式,針對井下管柱的軸力變形,從軸力效應、溫度效應、鼓脹效應、螺旋彎曲效應對管柱變形和軸力的影響進行分析,給出了其強度計算公式。針對管柱屈曲對軸力傳遞的影響進行油田現(xiàn)場實驗。根據(jù)結構穩(wěn)定性理論、管柱力學理論,對兩端受封隔器約束的分層注水管柱進行屈曲分析,給出受三個及多個封隔器約束的管柱受力分析方法�？紤]實際注水過程中工況的改變對管柱影響,建立一維井筒的熱傳導方程,得到注入過程中管柱的溫度變化規(guī)律。結合泵壓及注入量的變化對管柱的鼓脹效應,摩阻效應進行分析。結合算例,指出管柱在危險工況下的應力與應變大小。在理論分析的基礎上,結合注水工況下不同因素對管柱軸力的影響,給出直井分層注水管柱的安全性評價方法及泵壓控制建議。
【關鍵詞】：管柱力學 分層注水 直井 力學分析
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE934.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 目的和意義8
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 管柱力學發(fā)展現(xiàn)狀8-11
• 1.2.2 直井分層注水研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要研究內容與技術路線12-13
• 1.3.1 本文主要研究內容12
• 1.3.2 本文技術路線12-13
• 1.4 創(chuàng)新點13-14
• 第二章 直井分層注水管柱組合分析14-23
• 2.1 分層注水工藝簡介14-15
• 2.1.1 分層注水管柱組成14-15
• 2.1.2 分層測試15
• 2.1.3 封隔器驗封15
• 2.2 常用分層注水管柱組合介紹15-19
• 2.2.1 橋式偏心分層注水管柱15-16
• 2.2.2 同心集成分層注水管柱16-18
• 2.2.3 套損井分層注水工藝管柱18
• 2.2.4“兩小一防”細分注水管柱18-19
• 2.2.5 試注試配一次完成注水管柱19
• 2.2.6 小井眼分層注水管柱19
• 2.3 分層注水井下工具簡介19-22
• 2.3.1 常用分層注水封隔器19-21
• 2.3.2 分層注水常用配水工具21-22
• 2.4 本章小結22-23
• 第三章 直井分層注水管柱屈曲分析23-45
• 3.1 無限長管柱屈曲微分方程的推導23-27
• 3.1.1 坐標系的建立與管柱的幾何關系23-25
• 3.1.2 管柱屈曲微分方程的建立與推導25-27
• 3.2 無限長管柱屈曲行為分析27-29
• 3.2.1 靜力平衡法對管柱的屈曲行為進行分析27-28
• 3.2.2 附加扭矩對管柱屈曲的影響分析28-29
• 3.3 管柱屈曲平衡狀態(tài)分析29-36
• 3.3.1 受壓管柱屈曲微分方程的性質分析29-31
• 3.3.2 管柱一端受封隔器約束的屈曲分析31-36
• 3.4 井下管柱軸向變形與強度安全性分析36-38
• 3.4.1 井下管柱軸向變形分析36-37
• 3.4.2 直井分層注水井下管柱強度分析37-38
• 3.5 算例分析38-39
• 3.6 管柱屈曲現(xiàn)場實驗分析39-44
• 3.6.1 實驗目的及管柱結構39-40
• 3.6.2 現(xiàn)場實驗過程40-41
• 3.6.3 某井現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)結果分析41-43
• 3.6.4 某井現(xiàn)場實驗理論計算結果分析43-44
• 3.7 本章小結44-45
• 第四章 分層注水管柱變形影響因素分析45-65
• 4.1 受兩個封隔器約束的跨隔段管柱受力分析45-50
• 4.1.1 受兩個封隔器約束的跨隔段管柱彎曲構型45-48
• 4.1.2 直井分層注水管柱跨隔段多個半波的彎曲臨界載荷分析48-49
• 4.1.3 直井分層注水跨隔段管柱彎矩及彎曲應力分析49
• 4.1.4 管柱原始軸向壓力對雙封隔器跨隔管柱相當應力的影響計算舉例49-50
• 4.2 多封隔器約束的直井分層注水管柱分析方法50-53
• 4.2.1 三封隔器約束下分層管柱受力分析50-51
• 4.2.2 帶多個封隔器時跨隔段分層注水管柱的分析方法51
• 4.2.3 直井分層注水管柱受力變形計算方法51-53
• 4.3 分層注水管柱溫度效應分析53-61
• 4.3.1 注水過程中溫度場的建立53-54
• 4.3.2 井筒一維剖面穩(wěn)態(tài)導熱公式的建立54-57
• 4.3.3 不同工況下管柱溫度分布狀態(tài)分析57-58
• 4.3.4 不同工況時管柱的溫度變化58-61
• 4.3.5 溫度效應引起的管柱軸向力的變化61
• 4.4 管柱的鼓脹效應分析61-62
• 4.5 流體摩阻引起的管柱軸向變形62-64
• 4.6 本章小結64-65
• 第五章 不同注水工況時管柱受力變形分析65-75
• 5.1 直井分層注水管柱的模型建立及受力分析65-68
• 5.1.1 管柱所受液體靜應力分析65-66
• 5.1.2 管柱所受的流體摩阻力分析66-67
• 5.1.3 鼓脹效應變形67
• 5.1.4 溫度效應變形67-68
• 5.2 注水過程中管柱伸縮力與伸長量的舉例分析68-70
• 5.2.1 單封隔器情況68-69
• 5.2.2 雙封隔器時69-70
• 5.3 分層注水管柱安全性分析方法70-73
• 5.3.1 分層注水管柱載荷分析70-71
• 5.3.2 分層注水管柱強度分析71-72
• 5.3.3 跨隔注水跨距間管柱穩(wěn)定性及強度分析步驟72-73
• 5.4 分層注水管柱組合與泵壓控制建議73
• 5.5 本章小結73-75
• 第六章 結論與展望75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-81
• 碩士期間發(fā)表論文81-82

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