水平井双封单卡压裂管柱力学分析及应用

发布时间：2020-07-30 06:21

【摘要】：双封单卡压裂技术是油田压裂增产的一项重要工艺措施,近年来得到快速发展。该工艺具有压裂效率高、施工针对性强、性能安全可靠等特点。本文基于水平井双封单卡压裂工艺管柱下入、封隔器坐封、压裂施工等过程进行研究。文章基于下入管柱及工具的实际结构和工作状态,考虑不同工况下的边界条件及载荷状态,建立了压裂管柱几何非线性和接触非线性的力学分析模型;压裂管柱与套管之间的接触间隙采用间隙元进行模拟,管单元与间隙元有效结合;考虑封隔器、水力锚等井下工具工作及失效的实际状态,建立其变形及位移的收敛判别条件。基于所建立力学模型,编制了水平井双封单卡压裂管柱施工的力学分析软件,为压裂管柱设计及受力分析等提供了理论借鉴。基于Ansys有限元软件的力学分析方法,选取压裂管柱及工具串进行研究。结合现场工况,完成了压裂管柱下入过程、坐封过程、压裂过程等的计算。管柱施加内外压、井口悬重等载荷,计算了不同压力、卡距、砂比作用下管柱的受力状态及振动情况,分析了管柱的轴力、弯矩、轴向位移、轴向应力以及封隔器的受力和位移情况。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE934.2
【图文】：

示意图,压裂施工,场景图,地面

图 1.1 压裂施工地面场景图图 1.2 压裂管柱示意图本文研究是在充分调研国内外水平井压裂增产机理及工艺适应性前提下，结合油田双封单卡压裂工艺研究状况，以数值模拟和现场实验数据为依托，采用几何和接触非线性研究的力学模型，建立双封单卡压裂工艺管柱振动的力学分析方法。

示意图,压裂管柱,示意图,压裂工艺

示意图,限流法压裂,水平井,示意图

且具有压裂孔眼小、分段性较差、裂缝延伸不均匀等缺点。水平井限流法压裂施工示意图如图1.3 所示。液体胶塞—填砂压裂技术[20]原理是：首先对压裂层段进行射孔，下入封隔器到达射孔段上部进行坐封；接着通过油管泵入压裂液进行压裂施工；施工结束后，注入胶塞和支撑剂，并对已压裂层段进行封堵；若进行多层压裂，则需要上提管柱至下一射孔段，进行封隔器封堵、压裂、注入胶塞等操作；待所有层段压裂施工结束后，进行洗井冲砂后投产。这种压裂方式能够进行多段压裂，但该技术具有作业周期长、冲胶塞施工安全性较低的缺点，且不适用于低渗油气藏。液体胶塞—填砂压裂施工示意图如图 1.4 所示。图 1.3 水平井限流法压裂示意图图 1.4 液体胶塞一填砂压裂示意图水力喷射压裂技术[21]原理是：首先通过油管将携砂液注入到油套环空；接着增大泵

【参考文献】