發(fā)布時(shí)間：2017-07-17 03:16

  本文關(guān)鍵詞：熱采井套管應(yīng)力的彈塑性分析

  更多相關(guān)文章： 熱采井 塑性變形 彈塑性分析 井筒溫度場(chǎng) 熱應(yīng)力

【摘要】：我國(guó)稠油資源是油氣資源的重要組成部分,在總資源中的比例達(dá)到20%-25%。稠油有多種開(kāi)采方式,其中以蒸汽驅(qū)、蒸汽吞吐和火燒油層三種方法為主,我國(guó)一般以蒸汽吞吐方法為主。稠油開(kāi)采中套管損壞現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生,影響稠油開(kāi)采進(jìn)程,對(duì)油田經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重影響。在稠油的開(kāi)采過(guò)程中注入高溫高壓蒸汽,套管產(chǎn)生熱應(yīng)力,多個(gè)生產(chǎn)周期循環(huán)作用,套管冷熱交替還可能產(chǎn)生殘余應(yīng)力,加快套管的破壞程度。為了更好的優(yōu)化稠油井的井筒結(jié)構(gòu)、高效安全的進(jìn)行稠油活動(dòng),準(zhǔn)確預(yù)測(cè)稠油開(kāi)采過(guò)程中井筒內(nèi)溫度場(chǎng)和熱載荷的分布,分析每個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)套管的應(yīng)力分布是具有重要意義的。本文針對(duì)熱采井套管每個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)的工況,對(duì)熱采井套管進(jìn)行了以下幾方面分析:在分析熱采井采油方式和其井筒結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,以熱采井井筒-地層危險(xiǎn)段為研究對(duì)象,分析了一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)的耦合溫度場(chǎng),并建立溫度場(chǎng)的非穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型;得到套管、水泥環(huán)及地層三者的溫升函數(shù),分析了稠油熱采井內(nèi)套管、水泥環(huán)及地層在整個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)的溫度變化。在熱彈性力學(xué)和均勻內(nèi)外壓作用的厚壁筒理論的基礎(chǔ)上,建立了井筒-地層耦合應(yīng)力場(chǎng)的力學(xué)模型,在彈性條件下分析了套管、水泥環(huán)及地層的應(yīng)力情況,并計(jì)算出三者的應(yīng)力和位移表達(dá)式;根據(jù)某油田熱采井的常規(guī)參數(shù),分析出單個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)三種不同鋼級(jí)套管的應(yīng)力分布及屈服情況。在屈雷斯卡屈服條件的基礎(chǔ)上,建立了井筒-地層耦合應(yīng)力場(chǎng)彈塑性力學(xué)模型,分別推導(dǎo)了套管、水泥環(huán)彈性區(qū)及塑性區(qū)應(yīng)力及位移的分布公式;根據(jù)套管、水泥環(huán)、地層三者緊密接觸,滿足位移協(xié)調(diào)方程,得到套管-水泥環(huán)-地層系統(tǒng)的接觸壓力及屈服半徑,并求得一個(gè)生產(chǎn)周期后套管、水泥環(huán)發(fā)生的不可恢復(fù)塑性變形,重復(fù)計(jì)算得到套管的安全生產(chǎn)周期。運(yùn)用VB編程軟件編寫(xiě)了套管-水泥環(huán)-地層系統(tǒng)彈性及彈塑性應(yīng)力分析軟件,并結(jié)合某油田熱采常規(guī)參數(shù)計(jì)算了三種鋼級(jí)套管的生產(chǎn)周期。
【關(guān)鍵詞】：熱采井 塑性變形 彈塑性分析 井筒溫度場(chǎng) 熱應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE931.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析12-15
• 1.2.1 熱采井套管溫度場(chǎng)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 熱采井套管應(yīng)力的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 稠油熱采開(kāi)采方式及套管載荷分析17-30
• 2.1 稠油開(kāi)采方式17-22
• 2.1.1 蒸汽吞吐開(kāi)采方式19-21
• 2.1.2 蒸汽驅(qū)開(kāi)采方式21-22
• 2.2 套管損壞情況及損壞機(jī)理22-26
• 2.2.1 套管損壞情況22-25
• 2.2.2 套管損壞機(jī)理25-26
• 2.3 套管環(huán)境載荷計(jì)算26-29
• 2.3.1 普通井套管環(huán)境載荷分析26-28
• 2.3.2 熱采井套管環(huán)境載荷分析28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 井筒-地層耦合溫度場(chǎng)計(jì)算模型30-44
• 3.1 熱采井井筒傳熱分析30-31
• 3.2 井筒-地層耦合溫度場(chǎng)模型構(gòu)建31-38
• 3.2.1 溫度場(chǎng)模型及基本假設(shè)31-32
• 3.2.2 地層有效范圍確定32-35
• 3.2.3 注采周期危險(xiǎn)段溫度場(chǎng)計(jì)算35-38
• 3.2.4 Laplace反變換數(shù)值反演方法38
• 3.3 實(shí)例計(jì)算與結(jié)果分析38-43
• 3.3.1 地層有效范圍確定39
• 3.3.2 井筒-地層耦合溫度場(chǎng)計(jì)算39-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 井筒-地層耦合應(yīng)力場(chǎng)的彈性分析44-61
• 4.1 井筒應(yīng)力分析理論基礎(chǔ)44-48
• 4.1.1 內(nèi)外壓作用下的厚壁筒理論44-46
• 4.1.2 熱彈性力學(xué)基本理論46-48
• 4.2 套管應(yīng)力計(jì)算模型48-51
• 4.2.1 彈性狀態(tài)下套管的力學(xué)模型48-49
• 4.2.2 套管的應(yīng)力與位移49-51
• 4.2.2.1 內(nèi)外壓作用下套管的應(yīng)力與位移49-50
• 4.2.2.2 熱彈性力學(xué)下套管的應(yīng)力與位移50
• 4.2.2.3 套管的總應(yīng)力與位移50-51
• 4.3 水泥環(huán)應(yīng)力計(jì)算模型51-53
• 4.3.1 彈性狀態(tài)下水泥環(huán)的力學(xué)模型51-52
• 4.3.2 水泥環(huán)的應(yīng)力與位移52-53
• 4.4 地層應(yīng)力計(jì)算模型53-55
• 4.4.1 彈性狀態(tài)下地層的力學(xué)模型53
• 4.4.2 地層的應(yīng)力與位移53-55
• 4.5 系統(tǒng)應(yīng)力計(jì)算模型55-56
• 4.5.1 彈性狀態(tài)下系統(tǒng)的力學(xué)模型55-56
• 4.5.2 系統(tǒng)接觸壓力計(jì)算56
• 4.6 實(shí)例計(jì)算及結(jié)果分析56-60
• 4.7 本章小結(jié)60-61
• 第5章 井筒-地層耦合應(yīng)力場(chǎng)的彈塑性分析61-72
• 5.1 屈服條件61
• 5.2 套管彈塑性分析61-64
• 5.2.1 彈塑性狀態(tài)下套管的力學(xué)模型62
• 5.2.2 套管塑性區(qū)應(yīng)力及位移62-64
• 5.2.3 套管彈性區(qū)應(yīng)力及位移64
• 5.3 水泥環(huán)彈塑性分析64-66
• 5.3.1 彈塑性狀態(tài)下水泥環(huán)的力學(xué)模型64-65
• 5.3.2 水泥環(huán)塑性區(qū)應(yīng)力及位移65
• 5.3.3 水泥環(huán)彈性區(qū)應(yīng)力及位移65-66
• 5.4 套管-水泥環(huán)-地層系統(tǒng)的彈塑性分析66-69
• 5.4.1 彈塑性狀態(tài)下系統(tǒng)的力學(xué)模型66
• 5.4.2 彈塑性狀態(tài)下系統(tǒng)屈服半徑計(jì)算66-69
• 5.4.3 系統(tǒng)不可恢復(fù)的塑性位移69
• 5.5 實(shí)例計(jì)算與結(jié)果分析69-71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研任務(wù)與主要成果77-78
• 致謝78

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 曲慧,郭祥元,燕中慶,李紅梅,馬洪亮;通過(guò)綜合治理邊底水侵來(lái)降低熱采井綜合含水[J];油氣田地面工程;2002年05期

2 呂瑞琪;許明;;熱采井井筒熱應(yīng)力耦合分析[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2011年01期

3 鄭超;劉建軍;何翔;薛強(qiáng);;熱采井不同注汽速率的儲(chǔ)層壓力場(chǎng)數(shù)值模擬[J];武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2008年04期

4 高連新,金燁,張居勤,嚴(yán)雪榮;優(yōu)質(zhì)熱采井用石油套管的研制[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2004年10期

5 馬新玉,袁美,徐東,王樹(shù)海;提高熱采井多輪次吞吐經(jīng)濟(jì)效益的配套措施[J];油氣田地面工程;2005年02期

6 紀(jì)佑軍;劉建軍;程林松;廉培慶;;基于熱-流-固耦合的熱采井受力數(shù)值計(jì)算[J];工程力學(xué);2011年03期

7 毛東風(fēng),崔孝秉,張宏;熱采井首次注蒸汽后井筒應(yīng)力分析[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;1998年02期

8 王富民,馬傳忠,隋建國(guó),劉利梅;中二北熱采井轉(zhuǎn)周工藝優(yōu)化[J];油氣田地面工程;2003年05期

9 韓來(lái)聚;賈江鴻;閆振來(lái);;基于應(yīng)變的熱采井套管設(shè)計(jì)方法[J];中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年03期

10 陳勇;練章華;劉永輝;李留偉;;熱采井井筒熱應(yīng)力耦合的數(shù)值模擬[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2007年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 胡秉仁;盧小慶;方華;張冬梅;;高強(qiáng)度熱采井專用套管TP100H的開(kāi)發(fā)[A];2001中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集（下卷）[C];2001年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 周金云;華菱衡鋼高抗扭熱采井套管成功下井[N];中國(guó)冶金報(bào);2011年

2 任厚毅 岳振玉;國(guó)內(nèi)首口熱采井不壓井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲成功[N];中國(guó)能源報(bào);2013年

3 通訊員 張希文 雷廷和;河南油田首次熱采井復(fù)雜取換套管獲得成功[N];現(xiàn)代物流報(bào);2005年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張永貴;注蒸汽熱采井套管強(qiáng)度理論與試驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 秦滔;歡西油田熱采井套損機(jī)理及影響因素分析[D];東北石油大學(xué);2015年

2 楊杰;熱采井套管應(yīng)力的彈塑性分析[D];燕山大學(xué);2016年

3 張孝;熱采井套管損壞數(shù)學(xué)模型的建立和分析[D];西安石油大學(xué);2012年

4 葉延勝;熱采井外加厚套管受力分析[D];中國(guó)石油大學(xué);2007年

5 郝明;熱采井套管強(qiáng)度計(jì)算方法與損傷機(jī)理研究[D];燕山大學(xué);2014年

6 朱磊;注蒸汽熱采井套管及螺紋熱應(yīng)力分析及強(qiáng)度評(píng)價(jià)[D];東北石油大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：551751