高压注水工艺管柱优化研究
本文关键词: 高压注水 注水管柱 力学分析 编制程序 优化设计 仿真计算 出处:《长江大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:油气田高压注水过程中,由于井口注水压力过高会使注水管柱承受较大的轴向应力和弯曲应力,如果注水工艺管柱设计不当,配套工具组合选型不当都会导致管柱的封隔性能丧失、管柱发生永久性螺旋弯曲、管柱毁损及封隔器失效等情况,造成井下作业事故和严重的经济损失。因此,对高压注水管柱进行优化设计,选择适应较高注水压力条件下的管柱组合和配套工具,确保注水管柱在井下的安全生产就显得十分重要。高压注水管柱在下入过程、锚定过程、坐封过程和注水过程中会受到活塞效应、螺旋弯曲效应、鼓胀效应、温度效应和摩阻效应的影响,因此受力情况十分复杂。本文首先调研了国内外高压注水管柱及配套技术的发展现状,建立了注水管柱在四种基本效应(活塞效应、螺旋弯曲效应、鼓胀效应和温度效应)下的力学模型,对管柱在不同工况下的受力以及应力引起的管柱变形情况进行详细的理论研究,并分析了封隔器的受力状况。基于注水管柱在井下不同工作状况下的力学分析和变形量的计算公式,利用Visual Basic 6.0软件编制了注水工艺管柱优化设计软件程序,该程序包括两个模块,一个是载荷和形变量计算模块,一个是管柱强度校核模块。载荷和形变量计算模块可以计算注水管柱在不同工况(下入过程、锚定过程、坐封过程和注水过程)下,不同井口压力、井下不同深度处由不同效应引起管柱轴向载荷和形变量的变化值;管柱强度校核计算模块可以计算不同井深处各点的外挤压力、内压力以及轴向拉力,从而进行管柱的强度校核。利用该程序对塔河油田一口注水井工艺管柱进行优化设计,计算分析了管柱在下入、锚定、坐封和注水过程中的轴向载荷和变形量的情况,并进行了强度校核,优选封隔器、水力锚、配水器等井下配套工具,最终确定一套最优的高压注水工艺管柱组合。
[Abstract]:In the process of high pressure water injection in oil and gas field, the water injection string will bear large axial stress and bending stress due to the high injection pressure at the wellhead, if the water injection process string is not properly designed, Improper selection of matching tools will lead to loss of sealing performance of string, permanent spiral bending of string, damage of pipe string and failure of Packer, which will result in downhole accidents and serious economic losses. It is very important to optimize the design of high pressure water injection string, select the string combination and matching tools suitable for high water injection pressure, and ensure the safety production of water injection string in the downhole. The piston effect, spiral bending effect, bulging effect, temperature effect and friction effect will affect the sealing process and the water injection process. Therefore, the stress situation is very complicated. Firstly, this paper investigates the development status of high pressure water injection string and its supporting technology at home and abroad, and establishes four basic effects (piston effect, spiral bending effect) of water injection string. The mechanical model under the condition of bulging effect and temperature effect is used to study the stress on the string under different working conditions and the deformation of the string caused by stress in detail. Based on the mechanical analysis and deformation calculation formula of water injection string under different working conditions, a software program for optimal design of water injection process string is compiled by using Visual Basic 6.0 software. The program consists of two modules, one is the load and deformation calculation module, the other is the strength checking module of the pipe string. The load and deformation calculation module can calculate the water injection string under different working conditions. Under different wellhead pressure and different depth, the variation value of axial load and shape variable of string can be caused by different wellhead pressure and different depth, and the external extrusion pressure of various points in different well depth can be calculated by pipe string strength checking and calculating module. The internal pressure and axial tension are used to check the strength of the pipe string. The optimum design of the technological string of a water injection well in Tahe Oilfield is carried out by using this program, and the pipe string is calculated and analyzed in the course of entering and anchoring. The axial load and deformation in the process of setting up and injecting water, and the strength check, the optimal selection of Packer, hydraulic anchor, water dispenser and so on are carried out to determine a set of optimal pipe string combination of high pressure water injection process.
【学位授予单位】:长江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE934.1
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,本文编号:1516330
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