為了分析計算多封隔器管柱的力學行為并評價封隔器的完整性,以壓裂施工載荷工況下的雙封隔器管柱系統(tǒng)的完整性為研究對象,提出了管柱力學全長分析與封隔器芯軸三維有限元分析結(jié)合的綜合分析方法,并給出了相關的分析計算流程。以塔里木盆地迪西1井的彈塑性力學分析為例,首先對整體管柱全長進行了三維有限元分析,求取在管柱各處的應力分布;然后采用三維實體單元分析封隔器芯軸的局部結(jié)構中的應力分布與塑性應變分布,判別雙封隔器管柱作業(yè)的安全性。研究結(jié)果表明:①在重力、液體壓力和溫度應力的作用下,管柱各處的軸向應力狀態(tài)為拉應力,處于彈性應力范圍;②在管柱軸向應力和液體壓力共同作用下的芯軸發(fā)生了明顯的塑性變形;③為了緩解壓裂施工導致的溫度下降引起的軸向拉應力過大的現(xiàn)象,應在兩個封隔器之間加裝伸縮節(jié)。結(jié)論認為,該方法用于分析多封隔器管柱得到的變形及應力分布數(shù)值結(jié)果與實際情況能很好的匹配,證明了該方法的有效性和實用性。 

【文章來源】：天然氣工業(yè). 2020,40(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

多封隔器管柱的力學行為與完整性計算分析流程圖

迪西1井采用了兩個雙封隔器進行分層壓裂。兩個雙封隔器坐封位置分別位于井深4 612、4 850 m，兩個封隔器的型號相同，均為MHR雙筒液壓封隔器，下部油管柱管柱結(jié)構如圖2所示，全長4 942 m。壓裂的目標儲層位于4 808～4 830 m、4 898～4 975 m。2012年9月17日在壓裂施工過程中的壓裂階段觀察到套壓升高，判斷油—套竄通。事后打撈出失效封隔器的零部件，發(fā)現(xiàn)兩個封隔器中的下部封隔器完好、而上部封隔器的芯軸斷裂，斷裂位置位于芯軸上的傳壓孔附近。圖3給出了斷裂后的芯軸實物照片和結(jié)構設計圖在斷裂附近的局部視圖。筆者從整體結(jié)構的管柱力學分析開始，采用三維有限元法分析管柱全長的應力分布，之后分析封隔器芯軸的局部構造中的應力分布與應變分布。下面將先介紹基本參數(shù)，然后介紹有限元模型，之后介紹有限元數(shù)值計算結(jié)果。這里先介紹整體管柱力學有限元模型及結(jié)果，之后再介紹封隔器芯軸的有限元模型及分析。

筆者從整體結(jié)構的管柱力學分析開始，采用三維有限元法分析管柱全長的應力分布，之后分析封隔器芯軸的局部構造中的應力分布與應變分布。下面將先介紹基本參數(shù)，然后介紹有限元模型，之后介紹有限元數(shù)值計算結(jié)果。這里先介紹整體管柱力學有限元模型及結(jié)果，之后再介紹封隔器芯軸的有限元模型及分析。2.2 有限元模型及分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超深高溫高壓氣井完井含伸縮管測試管柱的應力與變形特征[J]. 楊向同,沈新普,崔小虎,王克林,沈國陽,王兆兵,秦濤.  天然氣工業(yè). 2019(06)
[2]高溫高壓深井多封隔器分段改造管柱優(yōu)化設計[J]. 劉祥康,丁亮亮,朱達江,張林,汪傳磊.  石油機械. 2019(02)
[3]預防套管變形的許用壓裂注入壓力計算方法[J]. 沈新普,張平.  天然氣工業(yè). 2019(01)
[4]完井作業(yè)油管柱失效的力學機理——以塔里木盆地某高溫高壓井為例[J]. 楊向同,沈新普,王克林,沈國陽,耿海龍,鄧鵬.  天然氣工業(yè). 2018(07)
[5]雙向坐封插入密封封隔器的研制與應用[J]. 肖國華,王玲玲,王芳,邱貽旺.  石油機械. 2018(04)
[6]高性能錨定封隔器的研制與應用[J]. 薛占峰,韓峰,袁大勇.  石油機械. 2018(04)
[7]高溫高壓井雙封隔器管柱安全評估[J]. 胡志強,楊進,李中,李文龍,顧岳,李舒展.  石油鉆采工藝. 2017(03)
[8]高壓氣井多封隔器完井管柱力學研究[J]. 張智,王波,李中,李炎軍,張超.  西南石油大學學報(自然科學版). 2016(06)
[9]套管封固段變形對高溫高壓井環(huán)空圈閉壓力影響規(guī)律[J]. 董星亮,劉書杰,謝仁軍,張興全.  石油鉆采工藝. 2016(06)
[10]多封隔器密閉環(huán)空熱膨脹力學計算方法及應用[J]. 張智,王漢.  天然氣工業(yè). 2016(04)

博士論文
[1]水平井多封隔器壓裂管柱通過性力學關鍵問題研究[D]. 張應安.東北石油大學 2011



本文編號：3629537