注水井防喷管柱设计及其力学行为仿真

发布时间：2022-01-04 05:38

　　伴随着石油持续被开采,地层储存的能量持续被耗损,对应油井的产量也持续减少,更有甚者还会面临停喷停产,导致地层残余的大量石油无法被人们开采出来。为了弥补开采石油后出现的地下压力亏空,增强油层的压力,对油田进行注水作业是目前油田常用的方法。但是在传统的分层注水作业过程中,常压作业起下管柱时,井底油管内返水现象很普遍,管柱提升多高,井液就会喷溅多高,难以接收,不仅喷溅油田作业员工一身污油污水,还会给周围环境带来严重污染,严重时甚至还会危及油田工作人员生命安全。为了解决这一难题,本文在传统的分层注水管柱结构的基础上,结合现场需求,提出了一种新型的防喷注水管柱,该管柱不仅可以满足正常的注水功能,还能实现防喷泄流。本文针对设计的防喷注水管柱,主要做了以下的研究。首先,结合油田注水作业的实际情况,分析注水管柱内部溢流的原因,针对这一原因,按照“环空流体不喷溅,管内流体不存留”的思路,针对油管、挡球及桥式偏心的结构特点,对防喷管柱的结构进行改进,分别设计上、下封堵泄流器。其次,创建了防喷注水管柱在四个不同注水作业工况下的力学模型,分析了管柱在不同作业情况下的受力,通过分析管柱处于不同注水工况下节点的受... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

国外管柱力学发展的三个阶段Lubinski等学者于1962年针对受封隔器约束的管柱所受轴向力弯曲形变的行为

燕山大学工程硕士学位论文-4-能的注水管柱应用的比较少。相对于国外，我国开始管柱力学的探究比较靠后，直到20世纪80年代国外的研究理论才被引入，该研究理论的引入正式开启了我国关于管柱受力的相关研究的大门。我国的管柱力学的研究也经历了如下图1-2所示的三个阶段。图1-2国内管柱力学发展的三个阶段曾宪平[17]于1980年在与油田现场实际相结合的基础上，介绍了封隔器管柱在井筒中的受力以及管柱在井筒内的变形等常见情况，提出了一种新的研究管柱受力和形变的理论方法。韩志勇、高德利[18]等学者于1986年阐述了稳定力、弯曲力以及虚力的基本概念，提出了零轴力点以及中性点确切的定义，解决了如何计算稳定力的问题。同时他们还给出了一种井下钻柱实际长度的计算公式。龚伟安[19]于1988年论证了油管柱、钻柱或者是套管柱在液压的作用下，所呈现的虚构力是真实存在的，他指出早期的计算公式只能计算出虚构力的近似解，管柱能否产生弯曲与有效轴向压力的数值大小有很大关系。郑永刚[20]于1992年对井筒内液体浮力给管柱带来的影响进行理论分析，表明管柱产生失稳的主要因素并不是浮力。李子丰、刘希圣[21]于1993年创建了一种关于导向钻具组合的三维小挠度力学模型，解决了在切点处的边界条件无法确定的问题，提供了一种新的方法。李子丰、马兴瑞[22]等学者于1994年创建了水平管柱内处于压扭状态下圆杆、圆管的几何非线性弯曲微分方程，并着重分析了无重受压扭圆杆、圆管的螺旋弯曲。高德利[23]于1995年通过动力学原理，采用微元矢量法，创建了一般平衡方程，该方程考虑到了钻柱涡动效应。高国华、李琪[24-25]等学者于1996年通过线性化分析法、小参数摄动分析法、微

第2章防喷注水管柱的结构设计-9-2.1.1传统分层注水管柱的组成在油田上传统的分层注水结构一般由分封隔器、配水器、筛管、丝堵、挡球、与球座以及其它工具构成[42]。随着油井工作研究人员在注水作业中对管柱产生蠕动带来风险的进一步了解，为了增强分层注水的成效，使得管柱的使用工作年限得以提升，油田的生产费用得以缩减，满足油田发展的要求，现如今油田与一些石油高校和科研研究单位展开合作，针对注水管柱的结构，锚定支撑技术以及补偿技术进行了大量的探索，研究出了很多非常经典的分层注水管柱的组成结构，这些结构分别有：由中原油田提出来的自调配水管柱结构、由大庆油田研发的桥式偏心分层注水管柱结构、由胜利油田研发的锚定补偿结构和机械分层防砂结构以及由江汉油田提出来的锚定式结构等[43]。传统的直井分层注水管柱由各种井下工具组成，其结构形式见图2-1。图2-1传统直井分层注水管柱结构图

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]注水井井下管柱力学分析[D]. 田龙.西南石油大学 2016
[2]直井分层注水管柱力学行为分析[D]. 马鑫.西安石油大学 2016
[3]同心集成分层注水技术研究[D]. 马强.大庆石油学院 2007
[4]注水工艺管柱力学行为研究[D]. 黄云.西南石油学院 2005



本文编号：3567770