页岩气井复杂载荷下套管抗挤能力研究

发布时间：2020-06-09 09:15

【摘要】：页岩气是一种重要的非常规天然气,在我国储量和产能潜力巨大。而压裂是实现页岩气这种低渗油气藏商业化开采的关键技术。在固井后进行大型体积压裂下,套管的受力状态往往发生改变,而这些工况可能在设计套管时并没有考虑进去,最终导致套管被挤毁。本文对页岩气井压裂过程中影响套管强度的因素进行了分析与研究,总结了套管在相关复杂载荷下套管抗挤能力的计算模型。运用ABAQUS有限元软件与实验室室内套管抗挤力学实验对套管复杂工况进行模拟,并计算相应工况下的套管抗挤能力,使用计算结果拟合了套管在复杂载荷下抗挤能力的计算公式。对复杂工况下校核套管抗挤强度提出新的计算方法,为后期套管抗挤强度校核提供参考依据,从而保障页岩气套管在生产过程中的安全。论文的主要进展工作和研究成果如下:(1)通过调研和分析国内主要分段压裂工艺与压裂施工流程,明确了套管在压裂过程中受到复杂载荷的因素,对压裂改造中井筒产生的复杂载荷的原因进行分析。(2)使用实验室自主设计的液压式套管围压装置模拟了套管在有无水泥环保护下,受到非均布应力、套管偏心等工况。并通过实验得到的套管在不同工况下最大应力值总结套管抗挤能力的变化规律,归纳套管在完整水泥环状况下及套管弯曲时的抗挤能力计算模型。(3)使用ABAQUS有限元软件模拟复杂载荷下套管所处的工况,计算套管在有水泥环保护下、受非均布应力下,套管弯曲、套管偏心、水泥环缺失等工况下的抗挤能力值。并运用计算结果拟合套管在相应复杂载荷下的抗挤能力的计算公式。(4)通过复杂载荷下套管抗挤能力计算公式计算得到套管在不同工况下的抗挤能力,提出一种页岩气井复杂载荷下套管抗挤强度校核方法。并对一个典型现场挤毁套管进行校核分析,提出相关建议与措施。
【图文】：

研究思路,抗挤强度

（２）国内外学者对套管在复杂载荷下的抗挤强度研究很多，但大多是在规律上的逡逑总结，对于实际套管设计指导有一定的局限性。逡逑（３）国内外学者对套管抗挤强度的研究很多只是考虑单一方面的因素，，没有一个逡逑系统的归纳与总结以设计复杂工况下的套管抗挤强度。逡逑１．３研究思路与主要内容逡逑１．３．１研究思路逡逑在页岩气井压裂增产过程中，压裂容易破坏井筒完整性，导致水泥环被破坏，产生逡逑水力裂缝诱导应力引起地应力改变。因此在页岩气开发过程中，套管所受的载荷复杂多逡逑变，从而造成套管的损坏失效。本文通过调研国内外现状，对压裂改造中井筒产生的复逡逑杂载荷的原因进行分析，分别以室内实验与有限元数值模拟对套管在复杂载荷下做相应逡逑的工况分析，推导出了复杂载荷下套管抗挤能力计算经验公式，建立了一套复杂载荷下逡逑套管抗挤强度校核理论，为页岩气井套管抗挤强度校核提供一个具有指导意义的依据。逡逑研究思路图如图１－１所不。逡逑￣￣逦相关文献调研￣￣逦逦逡逑

示意图,裸眼封隔器,滑套,技术特点

然后利用压差打开压差滑套压裂第一层，压裂完成后投球加压打开第一个投球滑套进行逡逑压裂，投球既可以封住下部己经压裂地层，也可以打开压差滑套进行木层压裂，其工艺逡逑示意图如图２－１所示。逡逑１１１逡逑i兀耍停龋渝瓮扼睿窝箍；弼qＭ逡逑ＶｙＴＴｐｉＨ邋ｈＭｒｇｌｉｌＷｌＨＭＰＢｌｌＩｌＫ逡逑Ｔ逡逑图２－１裸眼封隔器加滑套投球分段裂丁．艺示意图逡逑技术特点：逡逑（１）
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE931.2

【参考文献】