發(fā)布時間：2022-07-27 19:31

　　隨著常規(guī)能源的枯竭,作為非常規(guī)能源中的頁巖氣具有清潔、高效、可開采壽命長等特點,逐漸成為開采的熱點。為了提高頁巖氣的采收率,大排量體積壓裂技術廣泛的應用于頁巖氣的開采中,但是壓裂套管柱的失效問題也越來越嚴重,嚴重制約了頁巖氣的高效開采和利用。通過對套管損壞機理的研究,發(fā)現(xiàn)壓裂過程中井筒溫度變化和非均勻載荷對套管損壞有顯著的影響。本文主要從以下三個方面研究壓裂套管柱的失效問題:首先,根據(jù)叢式井的井眼結構特點,建立了套管在井筒中的受力模型,計算了壓裂套管柱在井筒中的軸向力分布,并分別評價了軸向力、狗腿度對套管安全服役性能的影響。其次,結合現(xiàn)場數(shù)據(jù)建立了壓裂過程中井筒溫度場模型,分析了壓裂過程中井筒溫度的變化規(guī)律,評價了注液壓裂階段溫度變化對套管安全服役性能的影響。最后,考慮壓裂套管柱的服役工況,根據(jù)我國西南地區(qū)的儲層參數(shù)建立了地層—水泥環(huán)—套管有限元模型,分析了非均勻載荷作用下套管的應力分布、位移及其安全性,并提出了有效的防控措施。研究發(fā)現(xiàn):在相同軸向載荷的作用下,套管抗擠強度的降低比隨著套管材料鋼級的增大而呈非線性減小,提高套管材料的鋼級有利于降低軸向載荷與井眼結構對其強度的削弱。在套管... 

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 頁巖氣井套管失效現(xiàn)狀
        1.2.2 注液壓裂過程中溫度對套管柱的影響研究現(xiàn)狀
        1.2.3 非均勻載荷對套管柱的影響研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容及思路
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 研究思路
    1.4 本文的創(chuàng)新點
第二章 叢式井壓裂套管柱損壞理論分析
    2.1 套管損壞因素分析
        2.1.1 頁巖氣儲層特性分析
        2.1.2 壓裂工藝分析
        2.1.3 地層活動分析
        2.1.4 其它影響因素分析
    2.2 壓裂套管柱受載分析
        2.2.1 套管柱受到的浮重
        2.2.2 套管柱受到的摩擦阻力
        2.2.3 套管柱受到的彎矩
        2.2.4 套管柱受到的溫度應力
    2.3 套管柱強度計算分析
        2.3.1 API抗擠強度公式
        2.3.2 三軸應力計算公式
    2.4 本章小結
第三章 叢式井套管柱載荷分布及其安全性分析
    3.1 叢式井壓裂套管柱載荷計算模型
        3.1.1 直井段模型
        3.1.2 彎曲段模型
        3.1.3 水平段模型
    3.2 叢式井壓裂套管柱軸向力計算
    3.3 軸向力作用下壓裂套管柱安全性能分析
    3.4 狗腿度對套管軸向應力及其抗擠強度的影響
    3.5 本章小結
第四章 注液壓裂過程中溫度對壓裂套管柱安全性的影響
    4.1 注液壓裂過程中井筒溫度場模型
    4.2 溫度對套管抗擠強度的影響
    4.3 壓裂過程中井筒溫度場分析
        4.3.1 壓裂時間對井筒溫度的影響
        4.3.2 壓裂液排量對井筒溫度的影響
    4.4 井筒溫度變化對壓裂套管柱安全服役性能的影響
    4.5 本章小結
第五章 非均勻載荷對壓裂套管柱安全服役性能的影響
    5.1 非均勻載荷作用下套管受力分析
    5.2 非均勻載荷作用下有限元建模
    5.3 非均勻載荷工況下壓裂套管柱安全服役性能評價
        5.3.1 不同壁厚下非均勻系數(shù)對套管應力的影響
        5.3.2 不同內(nèi)外壓差下非均勻系數(shù)對套管應力的影響
        5.3.3 非均勻載荷下套管應力的分布規(guī)律
        5.3.4 非均勻載荷下套管徑向位移分析
        5.3.5 非均勻載荷下套管剩余強度分析
    5.4 本章小結
第六章 結論與展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間參加科研情況及獲得的學術成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]頁巖油勘探開發(fā)成本研究[J]. 楊國豐,周慶凡,盧雪梅.  中國石油勘探. 2019(05)
[2]我國頁巖氣儲量突破1萬億立方米[J]. 天工.  天然氣工業(yè). 2018(07)
[3]頁巖氣井套管損壞原因分析及認識[J]. 史彬,陳敏,饒曉東,梅麗,黃永智.  鋼管. 2018(03)
[4]頁巖氣井生產(chǎn)套管變形分析及選材建議[J]. 余夫.  寶鋼技術. 2018(02)
[5]頁巖氣水平井生產(chǎn)套管變形機理及工程應對方案——以昭通國家級頁巖氣示范區(qū)黃金壩區(qū)塊為例[J]. 李留偉,王高成,練章華,張磊,梅玨,和玉婁.  天然氣工業(yè). 2017(11)
[6]頁巖氣井體積壓裂井筒溫度計算及套管強度變化分析[J]. 席巖,柳貢慧,李軍,查春青,王超,劉明杰.  斷塊油氣田. 2017(04)
[7]石油勘探地下套管損壞載荷強度設計研究[J]. 練章華,羅澤利,牟鳳英,丁建東.  計算機仿真. 2017(06)
[8]力-熱耦合作用下套管應力瞬態(tài)變化研究[J]. 席巖,柳貢慧,李軍,查春青,連威,李光磊.  石油機械. 2017(06)
[9]局部載荷對頁巖氣井套管變形的影響[J]. 劉奎,高德利,王宴濱,劉永升.  天然氣工業(yè). 2016(11)
[10]長寧—威遠頁巖氣示范區(qū)套管變形機理及對策[J]. 陳朝偉,石林,項德貴.  天然氣工業(yè). 2016(11)

碩士論文
[1]頁巖氣水平井套管損壞機理研究[D]. 李彬.西南石油大學 2018
[2]長寧威遠區(qū)塊頁巖氣水平井固井質(zhì)量對套管損壞的影響研究[D]. 蔣可.西南石油大學 2016



本文編號：3666044