水力喷砂分段压裂CT管柱起下力学行为及配套工具研究

发布时间：2017-10-20 22:27

  本文关键词：水力喷砂分段压裂CT管柱起下力学行为及配套工具研究

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【摘要】：以页岩气为主的低渗透油气田开发已经成为现在及将来油田开发的主要领域。伴随连续油管技术的成熟与推广,连续油管水力喷砂分段压裂技术逐渐成为解决我国纵向多层压裂与水平井体积压裂难题的有效措施。但连续油管刚度较低,在作业时易发生屈曲行为,导致管柱无法下入到预定井深或者下入后无法正常作业。为了提高连续油管作业的可靠性,水力喷砂分段压裂CT管柱起下力学行为及其配套工具的研究具有重要意义。本文在前人的管柱力学成果基础上,根据管柱匀速下入时,摩擦力与轴向力平衡的特点,建立了用摩擦力代替轴向力,从管柱顶端反算管柱状态并计算真实下入深度的数学模型。用Matlab对算例进行编程计算,分析了管柱状态及下入深度,结果表明连续油管管柱随着下入深度的增加,缩短变形量造成的偏差率先减小后增大,但偏差率太小,所以管柱下入屈曲变形造成的缩短量相对整根管柱而言可以忽略不计。对连续油管管柱下入过程的磨损行为应用摩擦磨损学原理,建立磨损量、工具串壁厚、下入深度间的数学模型。应用Mapud计算算例,分析了允许摩擦量与内压的关系,结果表明随着压裂压力的增大,连续油管允许的磨损量在逐渐减小。根据连续油管水力喷砂压裂工艺原理和管柱设计原则,设计了连续油管水力喷砂工具串的总体方案,并对各个工具进行了详细设计与分析,得到了最优的喷嘴结构尺寸,定位卡瓦倾角,Y211封隔器卡瓦牙前角、牙后角、牙形角、牙高、牙间距、卡瓦工作高度、锥面角和胶筒结构参数组合。通过前面一系列研究工作,完善了连续油管水力喷砂分段压裂管柱定位准确性、磨损行为、压裂管柱工具串的优化设计等理论,对连续油管水力喷砂分段压裂管柱的设计具有一定指导意义。
【关键词】：连续油管 水力喷砂 分段压裂 管柱
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE934.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 背景及意义8-14
• 1.1.1 背景8-14
• 1.1.2 目的及意义14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 国内外水平井分段压裂技术研究现状14-15
• 1.2.2 国内外连续油管管柱研究现状15-16
• 1.3 本论文研究主要内容16-18
• 第二章 CT管柱串下入时屈曲变形对下钻规律的影响18-36
• 2.1 水平井井身结构18-19
• 2.2 连续油管管柱在垂直井段的屈曲临界载荷19-21
• 2.3 连续油管管柱在斜直井段的屈曲临界载荷21-22
• 2.4 连续油管管柱在弯曲井段的屈曲临界载荷22-24
• 2.5 连续油管管柱在水平井段屈曲临界载荷24-25
• 2.6 连续油管管柱锁死载荷的确定25
• 2.7 连续油管管柱下入深度的确定25-29
• 2.8 连续油管管柱伸缩量的确定29-32
• 2.9 连续油管下入深度算例分析32-34
• 2.10 本章小结34-36
• 第三章 连续油管管柱起下行为的磨损与剩余强度分析36-43
• 3.1 引言36
• 3.2 连续油管管柱的失效形式36-37
• 3.3 连续油管管柱起下工艺过程磨损模型的建立37-38
• 3.4 连续油管管柱磨损量的计算38
• 3.5 连续油管磨损对连续油管寿命的影响38-41
• 3.6 连续油管在水平井段下入行为的磨损案例分析41-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第四章 连续油管水力喷砂分段压裂管柱设计43-62
• 4.1 水力喷砂压裂管柱总体方案设计43-45
• 4.1.1 工艺原理43
• 4.1.2 水力喷砂压裂管柱设计原则43
• 4.1.3 水力喷砂压裂管柱总体组成43-44
• 4.1.4 技术参数44
• 4.1.5 施工步骤44
• 4.1.6 工艺技术特点44-45
• 4.2 连续油管水力喷砂分段压裂管柱各个部分的结构设计45-60
• 4.2.1 导向筛管结构设计45
• 4.2.2 Y211封隔器结构设计45-47
• 4.2.3 扶正器结构设计47-48
• 4.2.4 喷射器结构设计48-56
• 4.2.5 机械式套管接箍定位器56-58
• 4.2.6 液压丢手结构设计58-59
• 4.2.7 连续油管连接器结构设计59-60
• 4.3 连续油管水力喷砂射孔压裂管柱的起下安全评价60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 Y211封隔器关键部件分析并优化设计62-73
• 5.1 Y211封隔器锚定卡瓦设计研究62-67
• 5.1.1 封隔器卡瓦牙形的分析研究62-66
• 5.1.2 卡瓦工作高度的确定66-67
• 5.1.3 卡瓦结构的确定67
• 5.2 Y211封隔器密封胶筒的结构设计研究67-72
• 5.2.1 胶筒结构模型简化68
• 5.2.2 胶筒结构参数的正交实验68-69
• 5.2.3 胶筒工作模拟69-72
• 5.3 本章小结72-73
• 第六章 结论与展望73-75
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-78
• 攻读硕士学位期间所发表的论文78-79

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