本文關(guān)鍵詞：熱采水平井完井管柱力學(xué)行為模擬研究　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 熱采井 井口抬升 篩管屈曲 數(shù)值模擬 預(yù)應(yīng)力 熱力補(bǔ)償器

【摘要】：熱力開采是近年來(lái)發(fā)展較快的稠油開采技術(shù),己經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外稠油油藏的開發(fā)。熱采水平井由于井身結(jié)構(gòu)的限制,注汽工況導(dǎo)致的完井管柱損壞的情況也相當(dāng)復(fù)雜。與常規(guī)的稀油開采方式相比,稠油油田出現(xiàn)的最主要問(wèn)題是套管的變形、錯(cuò)斷和泄漏等套損問(wèn)題,而井口上移、井口冒汽、篩管屈曲等導(dǎo)致的失效問(wèn)題更是不計(jì)其數(shù),給油田生產(chǎn)造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。正確認(rèn)識(shí)熱采水平井完井管柱在井筒中的受力與變形對(duì)提高熱采效率、保障完井安全具有非常重要的意義。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上,針對(duì)熱采水平井完井管柱力學(xué)認(rèn)識(shí)相對(duì)薄弱的問(wèn)題從理論和數(shù)值模擬兩方面進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)熱采水平井注汽過(guò)程中套管柱的受力分析,結(jié)合材料力學(xué)、彈性力學(xué)等相關(guān)理論,建立了熱采過(guò)程中套管柱強(qiáng)度破壞的受力分析模型。建立了熱采水平井完井管柱與水泥環(huán)(井壁)的有限元仿真模型,并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證;根據(jù)建立的有限元模型,研究了熱采水平井直井段和水平段完井管柱的力學(xué)行為及其參數(shù)敏感性問(wèn)題,對(duì)預(yù)防熱采井完井管柱的破壞提出了指導(dǎo)意見。主要研究工作及相關(guān)結(jié)論如下:(1)根據(jù)彈性力學(xué)等相關(guān)理論,建立了套管在熱應(yīng)力和內(nèi)外壓作用下的三軸應(yīng)力表達(dá)式,以使套管的有效應(yīng)力控制在相應(yīng)溫度下的最小屈服極限內(nèi)為準(zhǔn)則,建立了一套稠油熱采井的套管柱三軸預(yù)應(yīng)力計(jì)算方法。(2)熱采水平井直井段套管柱力學(xué)行為模擬研究:對(duì)套管水泥環(huán)界面之間的膠結(jié)模型和摩擦模型進(jìn)行了研究,并且與實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證了有限元模型的可靠性;通過(guò)對(duì)常規(guī)固井與三軸預(yù)應(yīng)力固井的套管變形和應(yīng)力分析,得到了預(yù)拉應(yīng)力在一定范圍內(nèi)可以有效降低套管的Mises應(yīng)力,起到保護(hù)套管的作用;只要選擇合適的預(yù)拉力,同時(shí)保證固井質(zhì)量,理論上可以避免井口抬升的現(xiàn)象;研究了膠結(jié)強(qiáng)度、套管壁厚以及基準(zhǔn)溫度對(duì)套管水泥環(huán)界面脫粘的影響,研究發(fā)現(xiàn)套管壁厚的增加和基準(zhǔn)溫度的上升都會(huì)增大套管水泥環(huán)之間的脫粘率,而當(dāng)套管水泥環(huán)之間的膠結(jié)強(qiáng)度足夠大時(shí),可以避免井口抬升的現(xiàn)象。(3)熱采水平井水平段篩管力學(xué)行為模擬研究:根據(jù)實(shí)體單元篩管模型在高溫下的膨脹性能,建立了基于梁?jiǎn)卧牡刃ШY管模型;研究了水平段篩管在350℃高溫下的熱應(yīng)力分布及其屈曲行為,對(duì)熱力補(bǔ)償器的數(shù)量及安放位置進(jìn)行了優(yōu)化分析;并且對(duì)水平段管柱在注汽工況下的熱屈曲特性及其敏感性因素進(jìn)行了研究,研究發(fā)現(xiàn)增大摩擦系數(shù)和管柱的壁厚都會(huì)增大臨界屈曲溫度。通過(guò)以上研究,形成了一套比較完善的熱采水平井完井管柱力學(xué)行為仿真方法。本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)于發(fā)展我國(guó)特殊工藝井完井工藝?yán)碚摼哂兄匾囊饬x。
[Abstract]:Thermal recovery is a fast development in recent years of heavy oil exploitation technology, has been widely applied to the development of domestic and foreign heavy oil reservoirs. Horizontal well thermal recovery due to well structure, cause steam injection conditions completion pipe string damage situation is quite complex. Compared with the conventional oil mining method, the main problem of heavy oil there is oil casing deformation, dislocation and leakage of casing damage, and wellhead wellhead move, steaming, failure of the screen buckling caused more is too many to count, resulting in significant economic losses to oil production. To improve the thermal efficiency of the deformation and stress the correct understanding of thermal recovery water column in Hirai I well, has very important significance to protect the safety of well completion. In this paper, on the basis of previous research results, the thermal recovery horizontal well completion pipe string mechanical understanding of the relatively weak problem from two aspects of theory and numerical simulation For the study. Based on mechanical thermal recovery casing horizontal steam injection wells in the process of analysis, combined with the related theory of material mechanics, elastic mechanics, established during the thermal recovery of damaged casing string stress analysis model was established. Column and cement thermal recovery horizontal well completion (wall) limited element simulation model, and the results are verified with experiments; according to the established finite element model, study the mechanical behavior of vertical section and horizontal section of horizontal well completion string thermal recovery and parameter sensitivity problem, put forward the guiding opinions on the prevention of thermal recovery well completion pipe string damage. The main research work and conclusions are as follows: (1) according to the elastic mechanics theory, established in three axis casing thermal stress expression force and pressure inside and outside the casing to make effective stress control in the corresponding temperature minimum yield limit as a criterion, establish a set of Heavy oil thermal recovery wells casing prestressed three axis calculation method. (2) simulation of thermal recovery horizontal straight hole casing mechanical behavior: on cementation model and the friction model between the casing cement interface is studied, and the experiment results verify the reliability of finite element model based on conventional casing deformation; well cementing and three axis Prestressed well cementing and stress analysis, the pre tensile stress in a certain range can effectively reduce the casing stress Mises, play a role in protection tube; as long as the choice of the appropriate tension, and guarantee the cementing quality, the theory can avoid the phenomenon of wellhead uplift; bond strength, the effect of casing wall thickness and the reference temperature of debonding on casing cement interface, the study found that increased wall thickness of the casing and the reference temperature will increase between the casing cement debonding rate, and when the casing cement ring The bond strength between the large enough, can avoid the wellhead uplift phenomenon. (3) research on Simulation of thermal recovery horizontal screen: according to the mechanical behavior of expansion performance model of solid element in high temperature screen, an equivalent screen model based on beam elements; on the horizontal section screen at 350 DEG C under high temperature the distribution of thermal stress and buckling behavior, the number of thermal compensator and position are analyzed; and on the level of pipe thermal buckling characteristics of cylinder in steam injection conditions and sensitivity factors were studied. The study found that increased friction coefficient and tube wall thickness will increase by more than the critical buckling temperature. Study, formed a relatively complete set of horizontal well thermal recovery pipe mechanics behavior simulation method. The research content of this paper has important significance for the development of special technology well completion technology theory in China.

【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE925.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 胡景榮,王炳義;國(guó)產(chǎn)泵替代美國(guó)泵在9.2t/h熱采鍋爐上的成功嘗試[J];石油鉆采工藝;1994年06期

2 方建中;;八面河油田面120區(qū)沙四段熱采開發(fā)效果及認(rèn)識(shí)[J];化工管理;2013年12期

3 李咸宏;蔡傳富;;對(duì)高升油田熱采試驗(yàn)區(qū)蒸氣吞吐試驗(yàn)的初步認(rèn)識(shí)[J];石油勘探與開發(fā);1985年03期

4 章啟成;王樹成;張躍林;;一起石油熱采器起火事故分析[J];工業(yè)安全與防塵;1992年06期

5 ;熱采添加劑研究取得新進(jìn)展[J];西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1993年01期

6 張烈輝,陳軍,任德雄,胡勇,涂中;用熱采模型模擬煤層氣開采過(guò)程[J];天然氣工業(yè);2001年06期

7 王本,楊學(xué)寶,廖廣志,唐許平;朝陽(yáng)溝油田熱采可行性研究[J];大慶石油地質(zhì)與開發(fā);2001年02期

8 湯卉;一種石油熱采密封技術(shù)的研究[J];應(yīng)用科技;2004年03期

9 諶帥;盧明忠;孫爽;;熱采閥門高溫高壓密封性能檢驗(yàn)裝置[J];中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量;2012年S1期

10 李春鴻;;熱采稠油藏測(cè)井解釋特點(diǎn)分析[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 王兆元;王旱祥;陳延;;熱采輸汽管線輻射半徑設(shè)計(jì)研究[A];2008年石油裝備學(xué)術(shù)年會(huì)暨慶祝中國(guó)石油大學(xué)建校55周年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

2 湯卉;邵俊鵬;高維麗;;Ag/石墨密封環(huán)在石油熱采中的應(yīng)用[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（10）[C];2007年

3 張中良;劉玉峰;常友明;;波譜、電位滴定等分析方法在烴類氧化研究中的應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十三屆有機(jī)分析與生物分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 丁國(guó)慶 劉剛 郝紅軍;阜城石油熱采設(shè)備業(yè)成了創(chuàng)新主體[N];衡水日?qǐng)?bào);2006年

2 特約記者 鄭水平　通訊員 張博;遼河油田熱采技術(shù)蘇丹領(lǐng)跑[N];中國(guó)化工報(bào);2012年

3 趙春;稠油分類熱采成效顯著[N];中國(guó)石化報(bào);2010年

4 趙春;前11個(gè)月熱采稠油7.76萬(wàn)噸[N];中國(guó)石化報(bào);2011年

5 郭為風(fēng)　馬美娜;10年研發(fā)破解“千層餅”[N];中國(guó)石化報(bào);2011年

6 余國(guó)嬰　張麥云;查干凹陷熱采試驗(yàn)項(xiàng)目啟動(dòng)[N];中國(guó)石化報(bào);2011年

7 張建偉　周曼姣;熱注運(yùn)行工技師鑒定在勝利油田圓滿完成[N];中國(guó)石化報(bào);2009年

8 特約記者 于鴻升　通訊員 劉小寶;大力推進(jìn)熱采技術(shù)攻關(guān)應(yīng)用[N];中國(guó)石油報(bào);2011年

9 田真 徐賦海 田延;熱采工藝“化開”淺層稠油[N];中國(guó)石化報(bào);2012年

10 張義堂;熱采技術(shù)在稀油油藏開發(fā)中的應(yīng)用展望[N];中國(guó)石油報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 郭建平;熱采井筒多場(chǎng)耦合有限元分析[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳登亞;渤海油田化學(xué)輔助熱采提高稠油采收率可行性研究[D];長(zhǎng)江大學(xué);2016年

2 李波;熱采水平井完井管柱力學(xué)行為模擬研究[D];西南石油大學(xué);2017年

3 郭啟寶;套保稠油油藏?zé)岵蓞?shù)優(yōu)選研究[D];大慶石油學(xué)院;2009年

4 郭奇;普通稠油油藏水驅(qū)轉(zhuǎn)熱采的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];中國(guó)石油大學(xué)（華東）;2013年

5 趙海謙;熱采鍋爐新型保溫結(jié)構(gòu)研究[D];大慶石油學(xué)院;2010年

6 曾靜;熱采鍋爐系統(tǒng)的模糊可靠性分析[D];中國(guó)石油大學(xué);2007年

7 付作偉;適用于熱采分層注汽工藝的高溫高壓試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2010年

8 劉偉偉;注蒸汽井井下熱采動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2011年

9 隋曉東;熱采水平井完井管柱受力分析及優(yōu)化技術(shù)研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2011年

10 王麗英;長(zhǎng)春嶺107區(qū)塊熱采油藏地質(zhì)及動(dòng)態(tài)數(shù)模研究[D];東北石油大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：1377909