直井分层注水管柱力学行为分析

发布时间：2017-04-26 22:21

  本文关键词：直井分层注水管柱力学行为分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：分层注水管柱对油田注水开发起着非常重要的作用。分层注水过程中用多个封隔器分开不同油层,管柱受封隔器的约束及施工工况的影响,工作时受复杂载荷作用,加大了管柱发生破坏的可能性。因此,本文采用力学分析方法对直井分层注水管柱的受力及变形进行分析。本文在了解直井分层注水工艺的基础上,通过管柱力学研究方法,对无限长管柱,及单封隔器约束的管柱为研究对象。建立了屈曲微分方程及接触力表达式,针对井下管柱的轴力变形,从轴力效应、温度效应、鼓胀效应、螺旋弯曲效应对管柱变形和轴力的影响进行分析,给出了其强度计算公式。针对管柱屈曲对轴力传递的影响进行油田现场实验。根据结构稳定性理论、管柱力学理论,对两端受封隔器约束的分层注水管柱进行屈曲分析,给出受三个及多个封隔器约束的管柱受力分析方法。考虑实际注水过程中工况的改变对管柱影响,建立一维井筒的热传导方程,得到注入过程中管柱的温度变化规律。结合泵压及注入量的变化对管柱的鼓胀效应,摩阻效应进行分析。结合算例,指出管柱在危险工况下的应力与应变大小。在理论分析的基础上,结合注水工况下不同因素对管柱轴力的影响,给出直井分层注水管柱的安全性评价方法及泵压控制建议。
【关键词】：管柱力学 分层注水 直井 力学分析
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE934.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 目的和意义8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.2.1 管柱力学发展现状8-11
• 1.2.2 直井分层注水研究现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容与技术路线12-13
• 1.3.1 本文主要研究内容12
• 1.3.2 本文技术路线12-13
• 1.4 创新点13-14
• 第二章 直井分层注水管柱组合分析14-23
• 2.1 分层注水工艺简介14-15
• 2.1.1 分层注水管柱组成14-15
• 2.1.2 分层测试15
• 2.1.3 封隔器验封15
• 2.2 常用分层注水管柱组合介绍15-19
• 2.2.1 桥式偏心分层注水管柱15-16
• 2.2.2 同心集成分层注水管柱16-18
• 2.2.3 套损井分层注水工艺管柱18
• 2.2.4“两小一防”细分注水管柱18-19
• 2.2.5 试注试配一次完成注水管柱19
• 2.2.6 小井眼分层注水管柱19
• 2.3 分层注水井下工具简介19-22
• 2.3.1 常用分层注水封隔器19-21
• 2.3.2 分层注水常用配水工具21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 直井分层注水管柱屈曲分析23-45
• 3.1 无限长管柱屈曲微分方程的推导23-27
• 3.1.1 坐标系的建立与管柱的几何关系23-25
• 3.1.2 管柱屈曲微分方程的建立与推导25-27
• 3.2 无限长管柱屈曲行为分析27-29
• 3.2.1 静力平衡法对管柱的屈曲行为进行分析27-28
• 3.2.2 附加扭矩对管柱屈曲的影响分析28-29
• 3.3 管柱屈曲平衡状态分析29-36
• 3.3.1 受压管柱屈曲微分方程的性质分析29-31
• 3.3.2 管柱一端受封隔器约束的屈曲分析31-36
• 3.4 井下管柱轴向变形与强度安全性分析36-38
• 3.4.1 井下管柱轴向变形分析36-37
• 3.4.2 直井分层注水井下管柱强度分析37-38
• 3.5 算例分析38-39
• 3.6 管柱屈曲现场实验分析39-44
• 3.6.1 实验目的及管柱结构39-40
• 3.6.2 现场实验过程40-41
• 3.6.3 某井现场实测数据结果分析41-43
• 3.6.4 某井现场实验理论计算结果分析43-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第四章 分层注水管柱变形影响因素分析45-65
• 4.1 受两个封隔器约束的跨隔段管柱受力分析45-50
• 4.1.1 受两个封隔器约束的跨隔段管柱弯曲构型45-48
• 4.1.2 直井分层注水管柱跨隔段多个半波的弯曲临界载荷分析48-49
• 4.1.3 直井分层注水跨隔段管柱弯矩及弯曲应力分析49
• 4.1.4 管柱原始轴向压力对双封隔器跨隔管柱相当应力的影响计算举例49-50
• 4.2 多封隔器约束的直井分层注水管柱分析方法50-53
• 4.2.1 三封隔器约束下分层管柱受力分析50-51
• 4.2.2 带多个封隔器时跨隔段分层注水管柱的分析方法51
• 4.2.3 直井分层注水管柱受力变形计算方法51-53
• 4.3 分层注水管柱温度效应分析53-61
• 4.3.1 注水过程中温度场的建立53-54
• 4.3.2 井筒一维剖面稳态导热公式的建立54-57
• 4.3.3 不同工况下管柱温度分布状态分析57-58
• 4.3.4 不同工况时管柱的温度变化58-61
• 4.3.5 温度效应引起的管柱轴向力的变化61
• 4.4 管柱的鼓胀效应分析61-62
• 4.5 流体摩阻引起的管柱轴向变形62-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第五章 不同注水工况时管柱受力变形分析65-75
• 5.1 直井分层注水管柱的模型建立及受力分析65-68
• 5.1.1 管柱所受液体静应力分析65-66
• 5.1.2 管柱所受的流体摩阻力分析66-67
• 5.1.3 鼓胀效应变形67
• 5.1.4 温度效应变形67-68
• 5.2 注水过程中管柱伸缩力与伸长量的举例分析68-70
• 5.2.1 单封隔器情况68-69
• 5.2.2 双封隔器时69-70
• 5.3 分层注水管柱安全性分析方法70-73
• 5.3.1 分层注水管柱载荷分析70-71
• 5.3.2 分层注水管柱强度分析71-72
• 5.3.3 跨隔注水跨距间管柱稳定性及强度分析步骤72-73
• 5.4 分层注水管柱组合与泵压控制建议73
• 5.5 本章小结73-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 硕士期间发表论文81-82

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