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采气管柱力学行为分析及密封性能研究

发布时间:2018-03-10 20:04

  本文选题:采气管柱 切入点:力学分析 出处:《东北石油大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:当前我国主力油田采油工艺已渐渐朝细分层、小卡距发展,同时采油工艺也逐步发展至高温、高压地层以及深井、超深井、热采井等,油井管是石油勘探开发所必须的重要物资和器材,可以说石油工业勘探开发的过程就是大量使用和消耗油井管的过程。油管失效直接造成油田正常生产的中断、设备损坏和油气泄漏。因此,对采气油管柱开展力学行为分析及油套管螺纹接箍受力分析,对于保障气井正常生产有着重要意义。本文在查阅分析国内外关于井下采气管柱力学分析、理论计算的基础上,针对井下采气管柱进行了力学分析研究。本文使用有限元分析软件对完井管柱力学特性进行分析,提出使用梁梁单元接触、间隙元等有限元管柱力学分析方法,通过改变基本参数对不同工况管柱的受力进行分析,从而得出管柱在不同载荷时的受力及变形情况。同时,建立多封隔器管柱力学试验台,设计了试验的结构,并基于试验台开展管柱力学试验。针对建立的管柱力学理论,基于相似理论,在管柱力学试验台上开展管柱模型的力学行为试验,将试验结果与理论分析结果对比,最大相对误差为5.1%,验证了管柱力学计算模型的正确性。最后,针对压裂前后,油田常用的FOX3 1/20螺纹油管接头在受到拉压载荷、内外压及弯曲载荷共同作用下的受力和密封性进行数值模拟研究,建立螺纹油管接头的有限元法模型,简化接头在井下工作过程中所受载荷,计算出螺纹密封结构在不同载荷下的应力分布和变化规律和密封性能,为一体化采气管柱的开发研制和实际应用提供依据。
[Abstract]:At present, the oil production process of the main oil fields in our country has gradually developed towards subdivision layers and small spacing. At the same time, the oil production process has gradually developed into high temperature, high pressure formations, deep wells, ultra-deep wells, thermal recovery wells, etc. Oil well pipe is an important material and equipment necessary for oil exploration and development. It can be said that the process of exploration and development in petroleum industry is the process of using and consuming oil well tubing in large quantities, and the failure of oil well pipe directly results in the interruption of normal production in oil field. Equipment damage and oil and gas leakage. Therefore, the mechanical behavior analysis and casing thread coupling force analysis are carried out for the gas production tubing string, It is of great significance to ensure the normal production of gas wells. On the basis of consulting and analyzing the mechanics analysis and theoretical calculation of downhole gas production string at home and abroad, The mechanical analysis of downhole gas production string is carried out. In this paper, the mechanical characteristics of completion string are analyzed by using finite element analysis software, and the finite element mechanical analysis method such as beam beam element contact and gap element is put forward. By changing the basic parameters, the stress on the string under different working conditions is analyzed, and the stress and deformation of the string under different loads are obtained. At the same time, a multi-Packer pipe string mechanics test bench is established and the structure of the test is designed. According to the established theory of string mechanics and similarity theory, the mechanical behavior test of string model is carried out on the test bench, and the test results are compared with the theoretical analysis results. The maximum relative error is 5.1, which verifies the correctness of the mechanics calculation model of pipe string. Finally, the FOX3 1/20 threaded tubing joint is subjected to tension and compression load before and after fracturing. In this paper, numerical simulation of the force and sealing property under the combined action of internal and external pressure and bending load is carried out, and the finite element model of the threaded tubing joint is established, which simplifies the load of the joint in the working process of underground hole. The stress distribution, variation law and sealing performance of threaded seal structure under different loads are calculated, which provides a basis for the development and development of integrated gas production pipe string and its practical application.
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE931.2

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本文编号:1594862

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