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完井封隔器力学性能分析及有限元模拟

发布时间:2018-01-21 05:08

  本文关键词: 完井 封隔器 力学性能 有限元分析 出处:《西安石油大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着油气藏的不断开发,油田高温高压井所占比例也越来越大,高温高压井的井况更加复杂,对完井质量的要求更高,对完井封隔器性能的要求亦更高。油气井完井作业一般采用永久式封隔器,永久式封隔器多采用投球打压方式坐封,高温高压井中以投球打压方式坐封的完井封隔器应用最广的是THT封隔器。本文对高温高压完井封隔器的主要部分进行了力学性能分析,主要包括以下几方面:首先完井封隔器的坐封位置要求比较精确,一般都在千分之五以内,而且需要避开套管接箍,封隔器与油管柱相连,一同下入井中,在温度、压力变化下,管柱会发生轴向变形,文章考虑到产生管柱轴向变形的各个效应,对每一个效应进行了分析,并推导管柱轴向变形量的计算方程式,进而得到使封隔器下入预定位置的管柱实际下入长度。其次,完井封隔器良好的密封性能是完井作业以及后续开采作业正常进行的前提条件,胶筒作为封隔器密封部分的核心元件,直接影响封隔器的密封性能,本文根据胶筒的受力状态和变形情况,分析了胶筒的三种变形过程,得到封隔器的坐封载荷和最大工作压差,为坐封作业提供依据。再次,卡瓦作为封隔器重要的组成部分,完井封隔器卡封后,其卡瓦起到支撑封隔器和锁定胶筒的作用,THT封隔器采用反向双整体式卡瓦。文章建立整体式卡瓦模型,根据其坐封过程的形态变化,得到整体式卡瓦沿应力槽断裂最小应力及卡瓦强度方程式。卡瓦咬入套管后对套管也有一定量的损坏,并受到套管带来的剪切力作用,根据有限元分析,得到卡瓦咬入套管深度及卡瓦牙与套管的接触应力,对封隔器的卡瓦改进和选用具有指导作用。最后,基于上述完井封隔器力学性能分析及有限元模拟,提出了关于高温高压完井封隔器的几点建议及后续所要完成的工作。
[Abstract]:With the continuous development of oil and gas reservoirs, the proportion of high temperature and high pressure wells in oil field is increasing, the well condition of high temperature and high pressure wells is more complex, and the requirement of completion quality is higher. The performance of the well completion Packer is also higher. The permanent Packer is generally used in oil and gas well completion, and the permanent Packer is usually used to sit the seal. THT Packer is widely used in high temperature and high pressure wells. The mechanical properties of the main parts of high temperature and high pressure well completion Packer are analyzed in this paper. It mainly includes the following aspects: firstly, the setting position of the completion Packer is more accurate, generally less than 5/1000, and needs to avoid casing coupling, the Packer is connected with the tubing string and goes down into the well together. Under the change of temperature and pressure, the axial deformation of the string will take place. In this paper, considering the effects of the axial deformation of the string, each effect is analyzed, and the calculation equation of the axial deformation of the string is deduced. Finally, the actual entry length of pipe string is obtained. Secondly, the good sealing performance of the well completion Packer is the prerequisite for the completion operation and the subsequent production operation. As the core component of the sealing part of the Packer, the rubber cylinder has a direct impact on the sealing performance of the Packer. According to the stress state and deformation of the Packer, three deformation processes of the Packer are analyzed in this paper. The Packer setting load and the maximum working pressure difference are obtained, which provides the basis for setting seal operation. Thirdly, as an important part of the Packer, the well Packer is sealed after the well Packer is sealed. Its slips play the role of supporting Packer and locking plastic cylinder. The reverse double integral Packer is used in the Packer. In this paper, the integral slip model is established, and the shape changes according to the process of sitting and sealing. The minimum stress along the stress groove and the slip strength equation are obtained. The casing is damaged by the slip bit and subjected to the shearing force caused by the casing. The finite element analysis is carried out according to the finite element analysis. The depth of the casing bite and the contact stress between the slips and the casing are obtained, which can guide the improvement and selection of the Packer. Finally, based on the mechanical performance analysis and finite element simulation of the completion Packer mentioned above. Some suggestions on high temperature and high pressure well completion Packer and the work to be done in the future are put forward.
【学位授予单位】:西安石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE925.3

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本文编号:1450560

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