超深高溫高壓氣井由于井筒溫度高、壓力高,井下管柱屈曲風(fēng)險(xiǎn)高,易造成管柱失效或沖蝕加劇等問(wèn)題。通過(guò)超深高溫高壓氣井管柱靜力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)熱生產(chǎn)和熱關(guān)井兩個(gè)工況下管柱屈曲風(fēng)險(xiǎn)最大。鑒于此,針對(duì)熱生產(chǎn)與熱關(guān)井工況建立了用于分析兩種苛刻工況下全井段油管柱屈曲問(wèn)題的有限元力學(xué)模型,定量得出兩種工況下全井段油管柱的屈曲形態(tài)、橫向位移、油管柱-套管接觸力、彎矩與扭矩等力學(xué)參數(shù)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):在熱生產(chǎn)工況下,油管柱發(fā)生了不穩(wěn)定的屈曲形態(tài),在油管柱屈曲段的上部與下部位置,油管柱與套管的接觸較為密集;在熱關(guān)井工況下,油管柱相對(duì)只發(fā)生了輕微的純正弦屈曲。所建立的模型可用于油管-套管屈曲損傷失效分析,可為優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝和延長(zhǎng)油管柱壽命提供理論依據(jù)。

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1不同工況下管柱軸向力分布

由圖1可知，3種工況中熱生產(chǎn)的管柱底部軸向力最大，達(dá)到178.79kN，其次為熱關(guān)井，底部軸向力達(dá)到67.72kN，而冷關(guān)井工況下全井段油管柱處于拉伸的狀態(tài)。因此，熱生產(chǎn)與熱關(guān)井工況下的管柱有可能發(fā)生屈曲行為，同時(shí)，這兩種工況也是本文研究的重點(diǎn)。2有限元分析

圖2油管柱屈曲有限元力學(xué)模型與溫度曲線

本文的模擬基于現(xiàn)場(chǎng)工況，投產(chǎn)前井口溫度為16.00℃，地層溫度為152.67℃。坐封時(shí)管外流體密度為1.0g/cm3。生產(chǎn)時(shí)，油管底部軸向壓力為325kN，井口油壓為50MPa，井口溫度為72.00℃，產(chǎn)量為50萬(wàn)m3/d。該油管柱屈曲對(duì)應(yīng)有限元模型與溫度曲線如圖2所示。....

圖3全井段油管柱網(wǎng)格模型

管柱屈曲問(wèn)題是非線性力學(xué)問(wèn)題，在不同的力學(xué)環(huán)境中，管柱的屈曲形態(tài)、橫向位移、油管柱-套管接觸力、彎矩以及扭矩都會(huì)有所變化。圖4為不同工況下油管柱屈曲時(shí)橫向位移俯視圖。圖4不同工況下油管柱屈曲時(shí)橫向位移俯視圖

圖4不同工況下油管柱屈曲時(shí)橫向位移俯視圖

圖3全井段油管柱網(wǎng)格模型從圖4a可以看出，在熱生產(chǎn)工況下油管柱在X方向上發(fā)生了較大的位移，最大位移處已經(jīng)與井壁接觸，同時(shí)，油管柱在Y方向也有一定的位移，但未與井壁接觸。從圖4b可以看出，油管柱只在X方向發(fā)生了很小的位移，最大位移處未與井壁接觸，同時(shí)油管柱在Y方向也有一定的位移，....

本文編號(hào)：3891982