页岩气水平井连续管作业力学行为研究

发布时间：2020-06-29 18:20

【摘要】：与传统井下作业技术相比,连续管技术由于其作业效率高、经济实用、操作方便等优点,在井下作业领域成为近年来发展的热点技术之一。然而由于连续管尺寸较小,柔度较大且延伸长度达几千米远,在井下容易产生屈曲行为,造成连续管与井壁之间的附加摩阻力增大,甚至“锁死”在井内,故而限制了该技术的推广应用。本文通过深入分析影响连续管作业的各种因素,探讨了井下管柱局部与整体力学行为以及提高连续管在水平井中延伸极限的技术手段,建立了一套连续管作业延伸极限的预测模型,可为连续管作业控制提供理论依据。以水平井段内的受轴向压力作用的连续管串作为研究对象,考虑连续管初始弯曲和弯曲油管的影响,综合采用梁柱方程、屈曲微分方程及能量法,深入探讨了带有初始弯曲连续管的屈曲及后屈曲力学行为、连续管在屈曲油管内的通过性及钻磨作业中屈曲管柱的释放效应。针对传统轴向力分析时忽略摩擦力和轴向力的耦合效应,采用小参数摄动法对屈曲微分方程进行求解,得到考虑耦合效应的轴向力分布表达式,并将考虑耦合效应的结果与传统结果对比分析,以揭示耦合效应的影响。根据耦合效应所得结果,建立了井下管柱整体受力模型,可分析二维及三维井眼内的管柱整体轴向力传递情况。针对提高连续管作业延伸极限的水击振荡器,从水击理论出发,分析泵压、流速等参数对振荡器产生的轴向拉力及表观摩阻系数的影响,并将该分析结果与连续管整体力学分析相结合,探讨泵压和流速对连续管全井段内轴向力分布和注入头载荷随井深变化的影响规律等。将计算方法应用于涪陵焦页2-2HF井,定量分析了连续管在钻磨桥塞作业中的延伸极限及其参数作用规律,可供现场参考。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE37
【图文】：

图 1.1 连续管作业示意图Fig. 1.1 Coiled tubing operation sketch研究现状柱局部力学研究进展管柱屈曲行为研究局部力学是指针对井下的某一段管柱，在井眼几何约矩作用下的力学行为，包括变形曲线，临界载荷，接中分析的主要影响因素有管柱屈曲，井眼几何变化，动影响等。在本文中井下管柱局部力学问题主要归结管构型和屈曲释放等因素对管柱局部力学行为的影响究方法两方面来介绍研究现状。屈曲行为的研究到目前为止已超过大半个世纪。在石系统地研究了带有封隔器管柱在垂直井眼内的螺旋屈

研究路线图

【参考文献】

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本文编号：2734178