倾斜角度射孔套管剩余强度分析

发布时间：2021-06-12 07:49

　　为提高射孔穿深、以便压裂造缝,套管需要沿平行地层方向射孔,因地层倾斜和井眼造斜故需要进行倾斜角度射孔,但目前国内外对于倾斜角度射孔套管少有研究。本文主要通过力学、有限元和试验三种手段开展倾斜角度射孔套管剩余强度分析。围绕倾斜角度射孔套管剩余强度分析问题,进行了射孔套管强度、孔板理论等方面的国内外文献调研和综述工作。基于孔板理论和垂直射孔套管剩余抗外挤强度力学公式,推导得出倾斜角度射孔套管剩余抗外挤强度力学方程,并以Ф139.7mm×7.72mm P110套管和Ф139.7mm×9.17mm N80套管为例,考虑射孔倾斜角、相位角、孔径、孔密等射孔参数的变化进行多组算例分析。通过ANSYS有限元软件对倾斜角度射孔套管进行三维建模分析,所得数值解和力学公式所得解析值进行对比分析。根据某油田工程中所用倾斜角度射孔套管试件,进行力学分析、有限元分析、对径挤毁试验分析,三种方式所得结果进行对比分析,验证倾斜角度射孔套管剩余抗外挤强度力学公式的正确性。结果表明:射孔套管剩余抗外挤强度随着射孔倾斜角增加而减小。与垂直射孔套管相比,降低幅度在15%以内;改变相位角、孔径、孔密等射孔参数,倾斜角度射孔套... 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

(a)水平地层中倾斜射孔套管模型

10图2-1(a)水平地层中倾斜射孔套管模型图2-1(b)倾斜地层中倾斜射孔套管模型图2-1倾斜角度射孔套管模型2.2倾斜角度射孔套管力学模型建立倾斜角度射孔套管的力学模型研究相对垂直射孔套管而言，需要考虑射孔倾斜角度这一主要的射孔参数。同时，倾斜角度射孔套管的剩余抗外挤强度不仅受到套管尺寸和钢材的影响，还受到相位角、孔径、孔密等不同射孔参数的影响。参照垂直射孔套管剩余强度力学研究方法[50]，同样采取建立力学模型的方法研究倾斜角度射孔套管剩余强度。假设射孔套管的内径为d，外径为D，套管内壁存在内压pi作用，套管外壁存在外压po作用，套管轴端受到轴向力Fs作用，如图2-2所示。相应的射孔套管单元应力状态总结为承受径向应力，环向应力以及轴向应力共同作用，如图2-3所示。图2-2射孔套管受力状态

10图2-1(a)水平地层中倾斜射孔套管模型图2-1(b)倾斜地层中倾斜射孔套管模型图2-1倾斜角度射孔套管模型2.2倾斜角度射孔套管力学模型建立倾斜角度射孔套管的力学模型研究相对垂直射孔套管而言，需要考虑射孔倾斜角度这一主要的射孔参数。同时，倾斜角度射孔套管的剩余抗外挤强度不仅受到套管尺寸和钢材的影响，还受到相位角、孔径、孔密等不同射孔参数的影响。参照垂直射孔套管剩余强度力学研究方法[50]，同样采取建立力学模型的方法研究倾斜角度射孔套管剩余强度。假设射孔套管的内径为d，外径为D，套管内壁存在内压pi作用，套管外壁存在外压po作用，套管轴端受到轴向力Fs作用，如图2-2所示。相应的射孔套管单元应力状态总结为承受径向应力，环向应力以及轴向应力共同作用，如图2-3所示。图2-2射孔套管受力状态


本文编号：3226233