连续油管下入载荷及安全性分析

发布时间：2019-11-06 06:17

【摘要】：近年来油气生产和作业难度不断增加,特别是非常规油气井大量开发,连续油管作业技术得到广泛应用。连续油管在工作过程中要经受反复弯曲拉直变形、高内外压作业、以及下入过程载荷的综合作用,容易导致塑性变形、强度失效和是否能安全下入等问题。因此研究连续油管的下入载荷(大钩载荷、摩阻、扭矩)及对连续油管进行安全性分析,对指导连续油管的生产作业具有重要的意义。鉴于此,本文针对连续油管下入载荷及安全性问题,开展了以下几方面的工作:(1)本文采用五点平滑滤波法剔除不合理的实测数据,从而保留有效数据,使拟合的曲线更加光滑连续,然后借助样条插值函数对有效离散数据进行任意插值,从而确定井眼轴线空间坐标,进而利用拟合程序绘制出三维井眼轨迹。(2)本文基于有限单元法理论和局部坐标系下的空间梁单元模型,通过局部坐标与整体坐标转换关系,得到了连续油管整体平衡方程。然后通过借助间隙单元概念来补充连续油管与井壁之间的接触约束条件,从而避免了总刚度矩阵出现奇异阵的问题。另外编制了下入载荷计算软件,通过软件可以高效计算大钩载荷、摩阻力、扭矩等。算例表明:大钩载荷在垂直井段数据吻合度高,造斜点以后存在误差;在空间弯曲井段会产生较大扭矩载荷;连续油管下入水平井段时大钩载荷存在最大值,随着水平井段摩阻的增大,大钩载荷减少。算例工况下的最大理论钩载为68t、实测最大钩载为70t,最大钩载相对误差的绝对值为2.8%,说明理论分析方法合理、正确,该软件预测的下入载荷得到了现场工程技术人员的认可。通过Matlab gui编写的可视化界面,简化了井眼轨迹拟合和下入载荷计算的操作步骤。(3)本文从连续油管的最小弯曲半径、屈服内外压和疲劳寿命三方面,对连续油管进行安全性分析。实例计算表明:连续油管的壁厚、外径、椭圆度、内压、滚筒半径、导向拱半径等因素对连续油管安全性影响最大。
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE931.2

【参考文献】

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本文编号：2556580