丛式井多级压裂套管柱失效模拟评价与控制技术
发布时间：2022-07-27 19:31
随着常规能源的枯竭,作为非常规能源中的页岩气具有清洁、高效、可开采寿命长等特点,逐渐成为开采的热点。为了提高页岩气的采收率,大排量体积压裂技术广泛的应用于页岩气的开采中,但是压裂套管柱的失效问题也越来越严重,严重制约了页岩气的高效开采和利用。通过对套管损坏机理的研究,发现压裂过程中井筒温度变化和非均匀载荷对套管损坏有显著的影响。本文主要从以下三个方面研究压裂套管柱的失效问题:首先,根据丛式井的井眼结构特点,建立了套管在井筒中的受力模型,计算了压裂套管柱在井筒中的轴向力分布,并分别评价了轴向力、狗腿度对套管安全服役性能的影响。其次,结合现场数据建立了压裂过程中井筒温度场模型,分析了压裂过程中井筒温度的变化规律,评价了注液压裂阶段温度变化对套管安全服役性能的影响。最后,考虑压裂套管柱的服役工况,根据我国西南地区的储层参数建立了地层—水泥环—套管有限元模型,分析了非均匀载荷作用下套管的应力分布、位移及其安全性,并提出了有效的防控措施。研究发现:在相同轴向载荷的作用下,套管抗挤强度的降低比随着套管材料钢级的增大而呈非线性减小,提高套管材料的钢级有利于降低轴向载荷与井眼结构对其强度的削弱。在套管...
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 页岩气井套管失效现状
1.2.2 注液压裂过程中温度对套管柱的影响研究现状
1.2.3 非均匀载荷对套管柱的影响研究现状
1.3 本文主要研究内容及思路
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究思路
1.4 本文的创新点
第二章 丛式井压裂套管柱损坏理论分析
2.1 套管损坏因素分析
2.1.1 页岩气储层特性分析
2.1.2 压裂工艺分析
2.1.3 地层活动分析
2.1.4 其它影响因素分析
2.2 压裂套管柱受载分析
2.2.1 套管柱受到的浮重
2.2.2 套管柱受到的摩擦阻力
2.2.3 套管柱受到的弯矩
2.2.4 套管柱受到的温度应力
2.3 套管柱强度计算分析
2.3.1 API抗挤强度公式
2.3.2 三轴应力计算公式
2.4 本章小结
第三章 丛式井套管柱载荷分布及其安全性分析
3.1 丛式井压裂套管柱载荷计算模型
3.1.1 直井段模型
3.1.2 弯曲段模型
3.1.3 水平段模型
3.2 丛式井压裂套管柱轴向力计算
3.3 轴向力作用下压裂套管柱安全性能分析
3.4 狗腿度对套管轴向应力及其抗挤强度的影响
3.5 本章小结
第四章 注液压裂过程中温度对压裂套管柱安全性的影响
4.1 注液压裂过程中井筒温度场模型
4.2 温度对套管抗挤强度的影响
4.3 压裂过程中井筒温度场分析
4.3.1 压裂时间对井筒温度的影响
4.3.2 压裂液排量对井筒温度的影响
4.4 井筒温度变化对压裂套管柱安全服役性能的影响
4.5 本章小结
第五章 非均匀载荷对压裂套管柱安全服役性能的影响
5.1 非均匀载荷作用下套管受力分析
5.2 非均匀载荷作用下有限元建模
5.3 非均匀载荷工况下压裂套管柱安全服役性能评价
5.3.1 不同壁厚下非均匀系数对套管应力的影响
5.3.2 不同内外压差下非均匀系数对套管应力的影响
5.3.3 非均匀载荷下套管应力的分布规律
5.3.4 非均匀载荷下套管径向位移分析
5.3.5 非均匀载荷下套管剩余强度分析
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间参加科研情况及获得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]页岩油勘探开发成本研究[J]. 杨国丰,周庆凡,卢雪梅. 中国石油勘探. 2019(05)
[2]我国页岩气储量突破1万亿立方米[J]. 天工. 天然气工业. 2018(07)
[3]页岩气井套管损坏原因分析及认识[J]. 史彬,陈敏,饶晓东,梅丽,黄永智. 钢管. 2018(03)
[4]页岩气井生产套管变形分析及选材建议[J]. 余夫. 宝钢技术. 2018(02)
[5]页岩气水平井生产套管变形机理及工程应对方案——以昭通国家级页岩气示范区黄金坝区块为例[J]. 李留伟,王高成,练章华,张磊,梅珏,和玉娄. 天然气工业. 2017(11)
[6]页岩气井体积压裂井筒温度计算及套管强度变化分析[J]. 席岩,柳贡慧,李军,查春青,王超,刘明杰. 断块油气田. 2017(04)
[7]石油勘探地下套管损坏载荷强度设计研究[J]. 练章华,罗泽利,牟凤英,丁建东. 计算机仿真. 2017(06)
[8]力-热耦合作用下套管应力瞬态变化研究[J]. 席岩,柳贡慧,李军,查春青,连威,李光磊. 石油机械. 2017(06)
[9]局部载荷对页岩气井套管变形的影响[J]. 刘奎,高德利,王宴滨,刘永升. 天然气工业. 2016(11)
[10]长宁—威远页岩气示范区套管变形机理及对策[J]. 陈朝伟,石林,项德贵. 天然气工业. 2016(11)
硕士论文
[1]页岩气水平井套管损坏机理研究[D]. 李彬.西南石油大学 2018
[2]长宁威远区块页岩气水平井固井质量对套管损坏的影响研究[D]. 蒋可.西南石油大学 2016
本文编号：3666044
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 页岩气井套管失效现状
1.2.2 注液压裂过程中温度对套管柱的影响研究现状
1.2.3 非均匀载荷对套管柱的影响研究现状
1.3 本文主要研究内容及思路
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究思路
1.4 本文的创新点
第二章 丛式井压裂套管柱损坏理论分析
2.1 套管损坏因素分析
2.1.1 页岩气储层特性分析
2.1.2 压裂工艺分析
2.1.3 地层活动分析
2.1.4 其它影响因素分析
2.2 压裂套管柱受载分析
2.2.1 套管柱受到的浮重
2.2.2 套管柱受到的摩擦阻力
2.2.3 套管柱受到的弯矩
2.2.4 套管柱受到的温度应力
2.3 套管柱强度计算分析
2.3.1 API抗挤强度公式
2.3.2 三轴应力计算公式
2.4 本章小结
第三章 丛式井套管柱载荷分布及其安全性分析
3.1 丛式井压裂套管柱载荷计算模型
3.1.1 直井段模型
3.1.2 弯曲段模型
3.1.3 水平段模型
3.2 丛式井压裂套管柱轴向力计算
3.3 轴向力作用下压裂套管柱安全性能分析
3.4 狗腿度对套管轴向应力及其抗挤强度的影响
3.5 本章小结
第四章 注液压裂过程中温度对压裂套管柱安全性的影响
4.1 注液压裂过程中井筒温度场模型
4.2 温度对套管抗挤强度的影响
4.3 压裂过程中井筒温度场分析
4.3.1 压裂时间对井筒温度的影响
4.3.2 压裂液排量对井筒温度的影响
4.4 井筒温度变化对压裂套管柱安全服役性能的影响
4.5 本章小结
第五章 非均匀载荷对压裂套管柱安全服役性能的影响
5.1 非均匀载荷作用下套管受力分析
5.2 非均匀载荷作用下有限元建模
5.3 非均匀载荷工况下压裂套管柱安全服役性能评价
5.3.1 不同壁厚下非均匀系数对套管应力的影响
5.3.2 不同内外压差下非均匀系数对套管应力的影响
5.3.3 非均匀载荷下套管应力的分布规律
5.3.4 非均匀载荷下套管径向位移分析
5.3.5 非均匀载荷下套管剩余强度分析
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间参加科研情况及获得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]页岩油勘探开发成本研究[J]. 杨国丰,周庆凡,卢雪梅. 中国石油勘探. 2019(05)
[2]我国页岩气储量突破1万亿立方米[J]. 天工. 天然气工业. 2018(07)
[3]页岩气井套管损坏原因分析及认识[J]. 史彬,陈敏,饶晓东,梅丽,黄永智. 钢管. 2018(03)
[4]页岩气井生产套管变形分析及选材建议[J]. 余夫. 宝钢技术. 2018(02)
[5]页岩气水平井生产套管变形机理及工程应对方案——以昭通国家级页岩气示范区黄金坝区块为例[J]. 李留伟,王高成,练章华,张磊,梅珏,和玉娄. 天然气工业. 2017(11)
[6]页岩气井体积压裂井筒温度计算及套管强度变化分析[J]. 席岩,柳贡慧,李军,查春青,王超,刘明杰. 断块油气田. 2017(04)
[7]石油勘探地下套管损坏载荷强度设计研究[J]. 练章华,罗泽利,牟凤英,丁建东. 计算机仿真. 2017(06)
[8]力-热耦合作用下套管应力瞬态变化研究[J]. 席岩,柳贡慧,李军,查春青,连威,李光磊. 石油机械. 2017(06)
[9]局部载荷对页岩气井套管变形的影响[J]. 刘奎,高德利,王宴滨,刘永升. 天然气工业. 2016(11)
[10]长宁—威远页岩气示范区套管变形机理及对策[J]. 陈朝伟,石林,项德贵. 天然气工业. 2016(11)
硕士论文
[1]页岩气水平井套管损坏机理研究[D]. 李彬.西南石油大学 2018
[2]长宁威远区块页岩气水平井固井质量对套管损坏的影响研究[D]. 蒋可.西南石油大学 2016
本文编号：3666044
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