高温高压气井多封隔器管柱完整性分析方法及应用实例

发布时间：2022-02-17 14:07

　　为了分析计算多封隔器管柱的力学行为并评价封隔器的完整性,以压裂施工载荷工况下的双封隔器管柱系统的完整性为研究对象,提出了管柱力学全长分析与封隔器芯轴三维有限元分析结合的综合分析方法,并给出了相关的分析计算流程。以塔里木盆地迪西1井的弹塑性力学分析为例,首先对整体管柱全长进行了三维有限元分析,求取在管柱各处的应力分布;然后采用三维实体单元分析封隔器芯轴的局部结构中的应力分布与塑性应变分布,判别双封隔器管柱作业的安全性。研究结果表明:①在重力、液体压力和温度应力的作用下,管柱各处的轴向应力状态为拉应力,处于弹性应力范围;②在管柱轴向应力和液体压力共同作用下的芯轴发生了明显的塑性变形;③为了缓解压裂施工导致的温度下降引起的轴向拉应力过大的现象,应在两个封隔器之间加装伸缩节。结论认为,该方法用于分析多封隔器管柱得到的变形及应力分布数值结果与实际情况能很好的匹配,证明了该方法的有效性和实用性。 

【文章来源】：天然气工业. 2020,40(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

多封隔器管柱的力学行为与完整性计算分析流程图

迪西1井采用了两个双封隔器进行分层压裂。两个双封隔器坐封位置分别位于井深4 612、4 850 m，两个封隔器的型号相同，均为MHR双筒液压封隔器，下部油管柱管柱结构如图2所示，全长4 942 m。压裂的目标储层位于4 808～4 830 m、4 898～4 975 m。2012年9月17日在压裂施工过程中的压裂阶段观察到套压升高，判断油—套窜通。事后打捞出失效封隔器的零部件，发现两个封隔器中的下部封隔器完好、而上部封隔器的芯轴断裂，断裂位置位于芯轴上的传压孔附近。图3给出了断裂后的芯轴实物照片和结构设计图在断裂附近的局部视图。笔者从整体结构的管柱力学分析开始，采用三维有限元法分析管柱全长的应力分布，之后分析封隔器芯轴的局部构造中的应力分布与应变分布。下面将先介绍基本参数，然后介绍有限元模型，之后介绍有限元数值计算结果。这里先介绍整体管柱力学有限元模型及结果，之后再介绍封隔器芯轴的有限元模型及分析。

笔者从整体结构的管柱力学分析开始，采用三维有限元法分析管柱全长的应力分布，之后分析封隔器芯轴的局部构造中的应力分布与应变分布。下面将先介绍基本参数，然后介绍有限元模型，之后介绍有限元数值计算结果。这里先介绍整体管柱力学有限元模型及结果，之后再介绍封隔器芯轴的有限元模型及分析。2.2 有限元模型及分析

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3629537