高产气井油管柱冲蚀机理研究

发布时间：2022-12-04 22:07

　　油气井管柱是石油和天然气开采作业中的必需设备,随着深层油气资源的勘探开发,深井、超深井、大斜度井、定向井、大位移井、水平井比例增大己成为必然趋势,油气井管柱所处的工作环境也急剧恶化,尤其是高温、高压、高产井等“三高”油气井,油气井管柱几乎不可避免地出现各种损伤,造成人力、物力和财力的巨大损失。研究油气井管柱安全可靠性和使用寿命的各项因素发现,油气井管柱冲蚀是其失效的主要原因之一。冲蚀将直接导致油气井管柱等设备的壁厚减薄,强度减弱,使用年限降低,存在H2S等有毒、有害气体泄漏的风险给安全生产造成隐患。当管柱的冲蚀磨损程度较轻时,会引起管柱表面强化层的剥落,诱导硫化氧等对套管钢材电化学腐蚀破坏,也会降低管柱的抗挤毁强度和抗内压强度,对正常的石油安全开采构成严重威胁;冲蚀磨损较为恶劣时,管柱的承载极限降低,会影响到管柱变形、挤毁、破裂及泄漏,引发油气井控制等安全问题。若是维修、更换不及时,最终导致油气井管柱破裂,引发堵、漏、卡等井下事故甚至导致全井报废或井喷等恶性事故。本文首先收集国内外关于管柱冲蚀、以及携砂管柱失效等方面的文献资料,然后收集研究区块高产气井管柱失效案例及数据,最后针对高产气... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 问题的提出
    1.2 研究的目的和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 研究内容和技术思路
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术思路
第2章 研究区块储层特征及油管损伤情况分析
    2.1 工区气藏地质概况
        2.1.1 地质概况
        2.1.2 构造特征
        2.1.3 储层特征
    2.2 储层岩石物性概况
    2.3 工区典型井概况
        2.3.1 K-1井
        2.3.2 酸压改造对油管的冲蚀损伤
        2.3.3 工区出砂井概况
        2.3.4 典型失效井分析
    2.4 本章小结
第3章 颗粒冲蚀的理论及数学力学模型
    3.1 冲蚀理论的研究
    3.2 两相流颗粒冲蚀的理论
        3.2.1 连续相湍流模型
        3.2.2 流场中一点邻域内相对运动分析
        3.2.3 离散相模型
        3.2.4 冲蚀模型
    3.3 油管柱在井筒中的屈曲判断模型
        3.3.1 重力引起的轴向变形
        3.3.2 浮力引起的轴向变形
        3.3.3 几种效应引起的管柱屈曲变形
    3.4 本章小结
第4章 油管柱流场的数值计算方法
    4.1 FLUENT软件简介
    4.2 流体动力学数值计算方法
    4.3 湍流计算模型
        4.3.1 湍流控制方程
        4.3.2 漩涡特性分析
        4.3.3 天然气流经油管柱容易产生漩涡的区域
        4.3.4 湍流模型
        4.3.5 RNGκ-ε模型
    4.4 管柱屈曲流道CFD模型建立
        4.4.1 管柱屈曲流道几何结构
        4.4.2 管柱屈曲流道CFD网格模型及其边界条件
    4.5. 本章小结
第5章 高产气井管柱冲蚀损伤研究
    5.1 屈曲管柱流道冲蚀特性分析
        5.1.1 天然气流场分析
        5.1.2 天然气密度变化分析
        5.1.3 螺旋度分析
    5.2 气井出砂对油管柱的冲蚀机理研究
        5.2.1 冲蚀速率分析
        5.2.2 壁面剪切力分析
    5.3 不同产量下气固两相流体对屈曲管柱的冲蚀分析
    5.4 冲蚀损伤防治措施
    5.5 本章小结
第6章 结论和建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]固体颗粒对油气井管柱的冲蚀损伤研究[J]. 刘寒月,魏宁.  中国矿业. 2018(02)
[2]高温高压超深气井油管柱屈曲行为研究[J]. 练章华,牟易升,刘洋,许定江.  天然气工业. 2018(01)
[3]塔里木盆地克深气田超深层致密砂岩储层裂缝分级分组合特征[J]. 周露,莫涛,王振鸿,朱文慧,尚江伟,陈维力,李梅,张琪.  天然气地球科学. 2017(11)
[4]地下储气库井管柱沿程流体状态数值模拟[J]. 刘铭刚,王建军,闫怡飞,谢巍,杨秀娟,闫相祯,张艳茹.  石油钻采工艺. 2017(04)
[5]苏里格南区气井速度管柱适用条件分析[J]. 王博,王东,靳锁宝,张华涛,马力.  断块油气田. 2017(02)
[6]塔里木盆地库车坳陷克深气田构造特征及其对气藏的控制作用[J]. 代春萌,曾庆才,郭晓龙,李璇,边海军.  天然气勘探与开发. 2017(01)
[7]分层压裂管柱冲蚀特性数值模拟与实验分析[J]. 丁宇奇,兰乘宇,刘巨保,迟云萍,董春鹏.  石油钻采工艺. 2017(02)
[8]油气井杆管柱力学研究进展与争论[J]. 李子丰.  石油学报. 2016(04)
[9]连续管压裂冲蚀磨损性能研究[J]. 鄢标,夏成宇,陈敏,吕佳华,黄锴.  石油机械. 2016(04)
[10]塔里木油田潜油电泵管柱失效分析及治理对策[J]. 周怀光,单全生,沈建新,孙玉国,张新礼,洪涛.  钻采工艺. 2015(05)

硕士论文
[1]冲洗油管液固两相流磨损机理及预测方法研究[D]. 易玉微.浙江理工大学 2016
[2]水平井压裂管柱力学安全评价及软件开发[D]. 张颖.西南石油大学 2014
[3]高产气井油管柱振动机理分析及疲劳寿命预测[D]. 邓元洲.西南石油大学 2006



本文编号：3709075