套管滚压整形力学分析及单次整形极限研究

滚珠整形器在变形套管修复中应用越来越广泛,而整形时常凭经验确定整形量,若单次整形量过大极易造成套管损坏。为此,给出套管单次整形极限研究方法,采用多线性等向强化模型,考虑套管的材料和接触双重非线性特性,建立了滚压整形缩径变形套管有限元模型,给出了求解策略,并采用试验研究的方法验证了数值模型的合理性。揭示了不同整形量对套管塑性位移及应力分布的影响规律,研究了不同轴向变形长度套管单次整形极限。结果表明:随着套管整形量的增大,套管最大等效应力、塑性位移和残余应力均增大;随着套管轴向变形长度的增大,单次整形极限有减小的趋势,单次整形量最大值不能超过3.6 mm。研究结果可为滚压整形变形套管现场施工提供理论指导。

液压整形器滚珠径向挤压套管试验研究与力学分析

开展了液压滚珠整形器中滚珠对套管的挤压试验,得到了不同加载载荷与径向位移的关系;然后采用有限元分析方法,选取套管和滚珠为研究对象,考虑套管材料的弹塑性和滚珠与套管的接触非线性特性,建立了液压整形器滚珠径向挤压套管力学模型和数值计算方法,得到挤压后套管的径向位移,并与试验结果进行对比,两者吻合较好,验证了数值模拟方法的正确性;最后研究了液压整形器中滚珠对不同材料套管挤压的影响,结果表明:当套管材料相同时,随着加载载荷的增加,卸载后3种材料套管的塑性位移和回弹量均呈增大趋势;当加载载荷相同时,随着材料强度的增加,卸载后套管的塑性位移呈降低趋势,回弹量呈增大趋势。

缩径变形套管径向修复力的研究

采用液压滚珠整形器对发生缩径变形套管进行碾压整形,选取套管、水泥环和地层为研究对象,采用弹塑性和大变形有限元分析方法,建立了缩径变形套管弹塑性力学分析模型及数值计算方法,在水泥环完全损坏的情况下,计算了发生缩径变形时套管通径为110mm所需的径向修复力,并与理论值进行对比,验证了数值模拟方法的正确性。此外还研究了不同通径下变形套管达到整形要求的径向修复力,得出随着套管变形通径的增大径向修复力逐渐降低的结论。

海上油田腐蚀管柱打捞工艺探究

海上油田储层流体矿化度高,部分区块腐蚀性流体含量高,生产管柱长期处于高矿化度、高腐蚀性环境,管柱腐蚀穿孔、断裂情况时有发生,且随着海上油气开发力度的加大,生产周期的延长,增油措施频繁实施,使井下管柱经受高温、高压及生物作用,导致井下管柱发生腐蚀、断裂的现象加剧,严重时可能造成油水井停产、停注。针对上述问题,剖析了海上油田常见管柱的腐蚀机理,分析了腐蚀管柱的打捞难点,研制了5种腐蚀管柱高效打捞工具,根据管柱腐蚀程度特点,形成了3种腐蚀管柱打捞工艺技术,解决了海上油田腐蚀管柱打捞效率低的问题。该技术不仅适用于海上油田,对陆地油田腐蚀管柱打捞也具有指导意义。

水平段套管变形井整形方式探讨

为了提高大庆油田水平井修井水平,解决水平段套管变形难题,对水平段套管变形井的治理方式进行探讨研究。结合水平井储层特性、渗流特性及水平井井身结构的特殊性,对水平段套管变形原因进行分析,并通过理论研究指导整形工具的设计加工。对液压整形和高能气体整形两种整形工具进行了室内实验和现场试验,液压整形工具径向力随液压力的增大而呈线性增大,能够满足水平段套管变形井对工具的需要;开展了7组高能气体整形工具的靶场试验,靶场成功率达85. 7%,平均扩径率达到17. 2%。水平段套管变形整形的成功应用,对增加油田产量,提高油田水平井修井水平具有重要意义。