套管抗挤力学实验装置设计与实验研究
发布时间：2020-06-24 13:25
【摘要】：常规套管强度设计没有考虑水泥环和非均匀地应力的影响。实际井筒环境中,套管大都有水泥环存在,水泥环的偏心直接影响了套管的应力分布变化;套管还可能受到非均匀地应力作用,非均匀地应力对套管强度也有较大影响。随着川东南地区深层页岩气储层改造作业不断推进,复杂井筒的井周地应力非均匀程度更加显著。而采用以静水压力作为有效外挤压力的套管强度设计方法对复杂应力井筒是不准确的。为了研究在地层环境下水泥环偏心和井周非均匀地应力对套管应力的影响,本文自主研发了模拟套管在地层环境下受水泥环偏心和非均匀地应力作用的套管外挤力学实验装置,实验的目的是测试套管在水泥环存在情况下,均匀外挤压力和不同非均匀系数外挤载荷对套管应力分布规律。通过实验数据,评价在均匀外挤压力作用下,不同偏心水泥环对套管的承载能力。同时还研究偏心水泥环和非均匀载荷耦合情况下套管应力变化规律。通过自主设计的套管抗外挤力学装置,对不同偏心程度的套管施加均匀外挤液压和非均匀载荷的实验研究发现:在均匀外挤载荷作用下,完整水泥环对套管抗外挤有一定的卸载能力,但水泥环偏心越严重,水泥环对套管外挤卸载能力下降明显。通过理论和实验表明:水泥环对套管外挤卸载能力大小与水泥环的弹性模量、泊松比、水泥环内外径之比及套管居中度有关。当地应力非均匀程度增加时,不同方向的套管内壁周向应力值出现不同变化:最大主应力方向的套管周向应力由负值逐渐变成正值,套管周向受压逐渐变成周向受拉;最小主应力方向的套管周向应力状态始终为负,呈受压状态,且应力变化幅度比最大主地应力方向的套管周向应力变化幅度大。通过本文研究,为进一步深入认识水泥环偏心和地层非均匀应力对套管抗外挤能力影响尊定了良好基础。
【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
【图文】：
ｎyPｍ邋２０１７／６／１５邋９：１１邋４６逦叼问（分钟）逡逑图１－２压裂施丁参数曲线图逡逑如图１－２所示，ＷＹ２３－１ＨＦ井压裂施工过程，压裂段采用的是】３９．７＊］２．７ｍｍ的１２５Ｖ逡逑级套管，最大施工排量２０ｍ３／ｍｉｎ，最高施工泵压１１５ＭＰａ，造体积缝为目的大排量大规模逡逑压裂下，历经２０段压裂。经过现场套损分析，在满足常规油气套管设计的生产套管在逡逑压裂施工过程中仍然有套管不同程度变形。该井从３４２４．９６ｍ开始造斜，逡逑３４２３．９６－４１６０．２５ｍ为造斜段，４１６０．２５ｍ井深进入７Ｋ平段，水平段井眼轨迹共调整多达逡逑２６次。在井深４０００－５５０Ｓｍ段，栗送桥塞有多个遇阻点，遇阻段固井质量合格率低于３０％。逡逑根据现场施工数据综合分析，大部分桥塞遇阻产生原因是套管变形，图１－３是该地区生逡逑产套管损坏情况。逡逑１逦■逦Ｉ逡逑暑Ｉ俧形逡逑ｎ邋Ｉ逡逑图１－３ＷＹ２３－１ＨＦ套管损坏逡逑通过对该地区套管变形分析
逦ＷＹ－３００液ｆＥ挣压器逡逑图１－４模拟试验原理图逦图１－５模拟实验装置示意图逡逑实验结果得到了很多认识，在模拟地层蠕变的持续作用下，套管应力随时间推移而逡逑增大，最终达到一个稳定值。套管外载的分布为类椭圆形。地层含水量会增加岩石的流逡逑变性，缩短套管应力达到应力稳定的时间，但最终的套管应力稳定值无叨显变化；套管逡逑应力的大小与水泥环的性质有关，随水泥环弹性模量的增加，套管应力值减小；水泥环逡逑厚度变化对套管外载的影响不大。木装置考虑的是地层蠕变因素对套管应力的影响，N翦义厦挥锌悸撬嗷菲那榭鍪保浔涠阅疚耐庠刈饔梅绞胶退嗷峰义希玻埃埃纺瓿Ａ热耍郏玻矗荻裕浚保保案旨兜奶坠芙辛丝辜坊偈匝檠芯俊Ｍü泳纫貉沟腻义戏绞蕉匀叽缣坠芙屑坊偈匝椋ü谔坠芡獗谡程Ρ淦杉坠芡獗诘挠αΡ溴义匣
本文编号：2727915
【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
【图文】：
ｎyPｍ邋２０１７／６／１５邋９：１１邋４６逦叼问（分钟）逡逑图１－２压裂施丁参数曲线图逡逑如图１－２所示，ＷＹ２３－１ＨＦ井压裂施工过程，压裂段采用的是】３９．７＊］２．７ｍｍ的１２５Ｖ逡逑级套管，最大施工排量２０ｍ３／ｍｉｎ，最高施工泵压１１５ＭＰａ，造体积缝为目的大排量大规模逡逑压裂下，历经２０段压裂。经过现场套损分析，在满足常规油气套管设计的生产套管在逡逑压裂施工过程中仍然有套管不同程度变形。该井从３４２４．９６ｍ开始造斜，逡逑３４２３．９６－４１６０．２５ｍ为造斜段，４１６０．２５ｍ井深进入７Ｋ平段，水平段井眼轨迹共调整多达逡逑２６次。在井深４０００－５５０Ｓｍ段，栗送桥塞有多个遇阻点，遇阻段固井质量合格率低于３０％。逡逑根据现场施工数据综合分析，大部分桥塞遇阻产生原因是套管变形，图１－３是该地区生逡逑产套管损坏情况。逡逑１逦■逦Ｉ逡逑暑Ｉ俧形逡逑ｎ邋Ｉ逡逑图１－３ＷＹ２３－１ＨＦ套管损坏逡逑通过对该地区套管变形分析
逦ＷＹ－３００液ｆＥ挣压器逡逑图１－４模拟试验原理图逦图１－５模拟实验装置示意图逡逑实验结果得到了很多认识，在模拟地层蠕变的持续作用下，套管应力随时间推移而逡逑增大，最终达到一个稳定值。套管外载的分布为类椭圆形。地层含水量会增加岩石的流逡逑变性，缩短套管应力达到应力稳定的时间，但最终的套管应力稳定值无叨显变化；套管逡逑应力的大小与水泥环的性质有关，随水泥环弹性模量的增加，套管应力值减小；水泥环逡逑厚度变化对套管外载的影响不大。木装置考虑的是地层蠕变因素对套管应力的影响，N翦义厦挥锌悸撬嗷菲那榭鍪保浔涠阅疚耐庠刈饔梅绞胶退嗷峰义希玻埃埃纺瓿Ａ热耍郏玻矗荻裕浚保保案旨兜奶坠芙辛丝辜坊偈匝檠芯俊Ｍü泳纫貉沟腻义戏绞蕉匀叽缣坠芙屑坊偈匝椋ü谔坠芡獗谡程Ρ淦杉坠芡獗诘挠αΡ溴义匣
本文编号：2727915
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