高温地热井套管失效分析研究
发布时间：2021-02-26 21:51
地热能是直接利用和发电等开发方式中最清洁和最丰富的能源之一。但是由于地热能的高温特点使得套管承受了较大的热应力作用,对套管的强度和使用寿命造成影响。套管失效问题是地热开发过程中所面临的一个重大难题。地热井套管失效形式主要表现为变形、错断和腐蚀等问题,而多种套管失效问题给地热安全生产造成了很大的困难。因此本文对地热井套管失效问题进行研究,为地热井套管失效问题的防治提供理论依据。本文通过对国内外文献的调研,将地热井套管管柱力学问题从理论和数值模拟两方面进行了研究。通过对地热井生产过程中套管的受力情况进行分析,建立了地热生产过程中套管受热应力影响的物理模型,随后对物理模型解析,找到热应力的影响因子,对后续的模拟提供理论依据。建立了套管-水泥环-地层有限元模型,主要研究工作及相关结论如下:（1）首先对国内外文献和国内已有资料进行调研,同时对国内各油田套损井为研究对象,找出套管失效的影响因素,包括失效类型,失效时间,失效层位等,随后分析失效原因。（2）针对地热井套管高温的特性,热应力的定义进行说明,随后研究套管传热的方式,整理并推导热应力的表达式,对井筒传热规律进行物理建模分析,从流体,套管材料...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地热系统示意图
分析管道载荷，设计完整性和屈曲行为以及流体压力影响[53]。对井进行热和分析非常重要，然后在完井设计中的管状应力分析中使用估计的温度和压力分热力和应力分析有助于估计井的建造或现有完井是否适合于在井的寿命期间不同井下操作条件的目的。2016 年，Chakraborty 提供了一个工程设计方法的概述，该方法使用管状分析验证软件程序，提供了一种分析方法，用于评估复杂机械，流体压力和荷条件下的管道载荷，设计完整性和屈曲行为。设计方法适用于复杂的井（例多区域，多段完井和智能完井）[54]。提出了两种复杂完成类型的不同运行阶管道负荷评估情况。首先进行热模拟，然后进行管状应力模拟以进行管状选设计。通过热应力分析软件辅助的详细的应力负荷分析提供了平衡完井设计险的方法。该过程通过优化井设计来节省成本。如图 1.2 所示。
第2 章 套管失效机理分析和损坏因素切应力大到足以克服岩石强度而引发岩石形变的原因[55]。在，滑动平面倾向于沿着不同岩性之间的界面产生。坏的特点为：套管受到剪切应力作用而大规模破坏，损坏程相对集中；套管失效的位置与产生滑移的位置和构造层走向田自 2000 年以来，共有套管损坏井 2128 口，其中区块内剪切破坏，占比油水井套损总数为 13.05%。如表 2.1 所示部的泥页岩，该地层段分布广泛、岩性稳定、厚度变化小。、水井被剪切破坏，套管在 80-120 米错断地层坍塌套管内套管下部 80 米左右地层大量漏失。如图 2.1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稠油热采井套管损坏原因分析及治理[J]. 刘光玺,李世平,叶俊华. 化工管理. 2018(01)
[2]热固耦合作用下的套管-水泥环-地层多层组合系统应力分析[J]. 赵新波,韩生超,杨秀娟,闫相祯,张立松. 中南大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]深水油气井环空带压套管设计研究[J]. 吴志明,杨玉豪,刘智勤. 科技视界. 2017(08)
[4]火驱稠油热采井TP90H-9Cr套管热处理工艺优化试验研究[J]. 扈立,赵强,李恒政,王正,张旭. 钢管. 2016(05)
[5]水泥环缺损时套管损坏有限元分析[J]. 崔明月,张颖,杨军征,练章华,屈超豫. 石油矿场机械. 2016(08)
[6]高温高压井套管多环空压力体积耦合分析[J]. 窦益华,薛帅,曹银萍. 石油机械. 2016(01)
[7]南海西部油田高温高压气井套管磨损预测[J]. 曾春珉,韦龙贵,张超,张崇,刘贤玉,黄亮. 石油钻探技术. 2015(06)
[8]热采井套管损坏机理及预防技术措施综述[J]. 张铎远. 科技资讯. 2015(02)
[9]海上某油田高温高压水蒸汽对热采井管柱腐蚀问题研究[J]. 厉嘉滨,李敏,高大义,孙吉星. 全面腐蚀控制. 2014(12)
[10]从欧洲地热发展看我国地热开发利用问题[J]. 汪集暘,龚宇烈,陆振能,马伟斌. 新能源进展. 2013(01)
硕士论文
[1]稠油热采井井筒压力温度场和套管变形机理的研究[D]. 石岳.西南石油大学 2015
[2]热采井腐蚀套管剩余强度与剩余寿命研究[D]. 孙濡青.西南石油大学 2014
[3]考虑多因素的热采水平井套管柱安全评价研究[D]. 黄红端.中国石油大学（华东） 2013
[4]热采油井套损机理及防治措施研究[D]. 张琴.重庆大学 2008
本文编号：3053225
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地热系统示意图
分析管道载荷，设计完整性和屈曲行为以及流体压力影响[53]。对井进行热和分析非常重要，然后在完井设计中的管状应力分析中使用估计的温度和压力分热力和应力分析有助于估计井的建造或现有完井是否适合于在井的寿命期间不同井下操作条件的目的。2016 年，Chakraborty 提供了一个工程设计方法的概述，该方法使用管状分析验证软件程序，提供了一种分析方法，用于评估复杂机械，流体压力和荷条件下的管道载荷，设计完整性和屈曲行为。设计方法适用于复杂的井（例多区域，多段完井和智能完井）[54]。提出了两种复杂完成类型的不同运行阶管道负荷评估情况。首先进行热模拟，然后进行管状应力模拟以进行管状选设计。通过热应力分析软件辅助的详细的应力负荷分析提供了平衡完井设计险的方法。该过程通过优化井设计来节省成本。如图 1.2 所示。
第2 章 套管失效机理分析和损坏因素切应力大到足以克服岩石强度而引发岩石形变的原因[55]。在，滑动平面倾向于沿着不同岩性之间的界面产生。坏的特点为：套管受到剪切应力作用而大规模破坏，损坏程相对集中；套管失效的位置与产生滑移的位置和构造层走向田自 2000 年以来，共有套管损坏井 2128 口，其中区块内剪切破坏，占比油水井套损总数为 13.05%。如表 2.1 所示部的泥页岩，该地层段分布广泛、岩性稳定、厚度变化小。、水井被剪切破坏，套管在 80-120 米错断地层坍塌套管内套管下部 80 米左右地层大量漏失。如图 2.1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稠油热采井套管损坏原因分析及治理[J]. 刘光玺,李世平,叶俊华. 化工管理. 2018(01)
[2]热固耦合作用下的套管-水泥环-地层多层组合系统应力分析[J]. 赵新波,韩生超,杨秀娟,闫相祯,张立松. 中南大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]深水油气井环空带压套管设计研究[J]. 吴志明,杨玉豪,刘智勤. 科技视界. 2017(08)
[4]火驱稠油热采井TP90H-9Cr套管热处理工艺优化试验研究[J]. 扈立,赵强,李恒政,王正,张旭. 钢管. 2016(05)
[5]水泥环缺损时套管损坏有限元分析[J]. 崔明月,张颖,杨军征,练章华,屈超豫. 石油矿场机械. 2016(08)
[6]高温高压井套管多环空压力体积耦合分析[J]. 窦益华,薛帅,曹银萍. 石油机械. 2016(01)
[7]南海西部油田高温高压气井套管磨损预测[J]. 曾春珉,韦龙贵,张超,张崇,刘贤玉,黄亮. 石油钻探技术. 2015(06)
[8]热采井套管损坏机理及预防技术措施综述[J]. 张铎远. 科技资讯. 2015(02)
[9]海上某油田高温高压水蒸汽对热采井管柱腐蚀问题研究[J]. 厉嘉滨,李敏,高大义,孙吉星. 全面腐蚀控制. 2014(12)
[10]从欧洲地热发展看我国地热开发利用问题[J]. 汪集暘,龚宇烈,陆振能,马伟斌. 新能源进展. 2013(01)
硕士论文
[1]稠油热采井井筒压力温度场和套管变形机理的研究[D]. 石岳.西南石油大学 2015
[2]热采井腐蚀套管剩余强度与剩余寿命研究[D]. 孙濡青.西南石油大学 2014
[3]考虑多因素的热采水平井套管柱安全评价研究[D]. 黄红端.中国石油大学（华东） 2013
[4]热采油井套损机理及防治措施研究[D]. 张琴.重庆大学 2008
本文编号：3053225
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