热采井套管柱力学分析

本文结合固井和热采过程，分析了套管柱在井内的受力状态，导出了注汽和采油过程中套管柱内各种应力的计算公式，给出了套管柱强度校核方法和应用实例。

井下油嘴节流机理研究及应用

本文在研究井下油嘴节流机理的基础上,导出了油嘴最小下入深度关系式和气、液二相节流模型,将其应用于四川气田和胜利油田的8口气井的井下节流设计、计算、获得了较好的效果。

高密度钻井液润滑下套管磨损实验研究

在2.0g/cm3和1.8g/cm32种高密度钻井液中,进行了S135钻杆/P110套管试件摩擦副摩擦磨损实验,考察了套管磨损速度和磨损效率与接触压力、转速之间的关系。结果表明,随接触压力的增加,磨损量和磨损效率也增加,压力较小时,接触压力和磨损量及磨损效率几乎成线性关系;转速较低时,相同摩擦功下磨损量和磨损效率虽然随转速增加有所增加,但增加幅度非常小,但转速超过某个值后磨损量和磨损效率陡然增加;在2.0g/cm3密度钻井液中套管磨损量比在1.8g/cm3中的略大一些,但只相差0.5%,几乎可以忽略。

大位移水平井完井管柱力学分析研究

采用管柱动力学的原理和方法建立了可用于大位移水平井生产、作业管柱的设计与校核方法;编制了井下管柱力学分析软件。在大港油田大位移水平井(张海502FH井)现场试验效果表明,该项技术能较为准确地预测管柱起下过程的井口的动态载荷和管柱受力剖面,确定不同的管柱组合在特定的井筒中的最大下入深度,可以用来设计、校核大位移水平井的生产与作业管柱。

长庆H油井套管的腐蚀与开裂机理研究

长庆油田油井套管的严重破损已给油田生产造成了很大经济损失。针对长庆油田某区块H油井J5 5套管的腐蚀与开裂进行了宏观和微观区域形态组织分析 ,用自制局部电解平面加工仪进行应力测试 ,用小平面剥层加工后 ,通过X射线应力仪测试了残余应力沿管壁厚度的分布。分析了腐蚀坑的形成和发展过程以及径向应力分布对裂纹的影响。研究认为 ,H油井内部的特殊环境导致了其中H74套管的菊花状腐蚀形貌和串状腐蚀的破坏形式 ,某些部位涌出的较强腐蚀介质降低了某些部位的腐蚀电位而促进了腐蚀的发展。分析结果表明 ,H油井J5 5套管腐蚀裂纹主要是由于HCO-3 、CO2 -3 和Cl-的作用形成的 ,其破坏是在其壁厚腐蚀减薄到某一尺度时内应力值大于剩余强度而引起的 ,它是串状腐蚀和径向拉应力共同作用的结果。细菌腐蚀也是套管腐蚀影响因素之一。

降低膨胀管技术中膨胀压力的方法

降低膨胀管技术中膨胀所需的液压力,可以更好地保护膨胀锥,获得更长的膨胀长度,提高膨胀的可靠性。对膨胀管的膨胀机理作了阐述,通过力学原理分析,对影响膨胀的几何参数进行了分析,提出了降低膨胀所需液压力的方法。

套管头卡瓦力学分析

卡瓦悬挂系统是热采套管头的核心,卡瓦能否安全可靠地悬挂套管是其关键。对卡瓦悬挂套管进行了力学分析,并采用有限元法进行模拟。分析结果表明,卡瓦牙齿沿轴向承受的载荷从上到下依次降低;卡瓦牙齿沿圆周方向从中心线沿两侧面的Misses应力逐渐升高;卡瓦侧面处应力集中非常严重。提出了卡瓦结构优化建议,为卡瓦悬挂套管奠定了理论基础。

螺旋布孔射孔套管承载能力有限元分析

文章利用ANSYS有限元分析软件,对螺旋布孔射孔套管的承载能力进行了分析。分析结果表明,不同布孔方案的射孔套管的剩余强度是不同的。通过对几种布孔方案进行对比分析,找出了射孔套管的优选布孔方案。其结论为射孔完井优选设计提供了合理的模型,为射孔段套管柱的合理设计提供了承载能力计算的可靠依据。利用有限元法分析射孔套管的承载能力,克服了解析法的近似性和试验方法的不经济性等问题。

各种油管锚定方法浅析

提出了冲程损失与动液面深度的关系 ,及油管锚设计的 5项基本要求。分析了目前现场使用的 5种油管锚的结构原理、特点及存在的问题。指出油管锚 (油管张力锚除外 )不仅可以控制管柱的伸缩 ,而且可以改善管柱的受力状况 ,延长油管的使用寿命。建议推广使用带有泄压装置的液压单向卡瓦油管锚。

用接触有限元研究胶筒系统的力学行为

为了研究封隔器胶筒系统的力学行为,文章应用ANSYS的参数化设计语言APDL(ANSYS Parametric De-sign Language),编制了胶筒系统的接触有限元命令流。研究了轴向坐封载荷与胶筒的峰值接触压力和轴向压缩量之间的变化规律。根据胶筒的变形特征,其力学行为可以分为A、B、C三个基本阶段。用接触有限元方法详细研究后发现,每一个基本阶段又可细分为若干小阶段,例如B1、B2。根据这些小阶段的特点,可以确定封隔器胶筒的最小坐封载荷等于B2小阶段结束处的轴向坐封载荷。当轴向坐封载荷达到C3阶段的末点时,设计胶筒防“肩突”结构是必须的,否则容易出现胶筒失效。

非均匀地应力下套管变形和整形复位分析

通过建立非线性有限元模型,用有限元软件对套管的承载能力进行分析。对套管的变形形态与地应力作用大小、应力范围之间的关系和非均匀地应力的求解进行了研究。用ANSYS中的非线性弹簧单元模拟地应力的作用,并建立了套管受压损坏后的有限元模型,对套管的整形修复过程进行了分析模拟,得到了在大港油田现有条件下可修复的套损套管范围。建立了套管修复后的力学模型,对套管再次受压变形损坏进行了预测,并与首次变形的计算结果进行了对比。

基于有限元的封隔器密封性能影响因素分析

选择了能够合理描述封隔器胶筒受力变形的Yeoh模型,通过试验测得封隔器胶筒材料的应力与应变关系,利用MATLAB计算了Yeoh模型的常数。对封隔器胶筒进行有限元分析,得到胶筒压缩距、肩部"突出"以及接触应力随坐封载荷的增加而增加;胶筒肩部"突出"使最大接触应力的作用区域变小,且由胶筒中部逐渐转移到加载端,造成胶筒与套管的接触应力分布不均匀,使胶筒密封的可靠性降低。通过试验得到坐封力与压缩距的关系,验证了有限元模型的正确性。

深井 超深井中套管磨损机理及试验研究发展综述

在深井、超深井钻井过程中,套管磨损是个不容忽视的问题。文章概述了近年来套管磨损的国内外研究现状,指出了目前套管磨损理论及试验方法在解释深井、超深井套管磨损规律时存在的问题,提出通过模拟试验,在实验室受控条件下“再现”深井段的套管磨损行为,从而对深井、超深井的套管磨损机理进行分析。并明确了套管磨损机理及试验方法的发展趋势。

深井套管磨损几何力学模型及计算分析

在深井、超深井钻井过程中,套管磨损有可能导致套管封隔失效和油气井的早期报废。建立了深井钻杆与套管之间磨损模型,对深井套管磨损机理进行分析,研究钻杆本体与套管的接触情况,计算钻杆与套管之间的接触力。讨论了井眼曲率、套管钢级、钻杆轴向拉力、钻井时间对套管磨损的影响。应用所建的模型分析了不同因素对套管磨损厚度的影响,预测了深井套管磨损厚度。

表面缺陷深度对套管强度影响规律数值模拟研究

利用有限元软件ANSYS建立深井套管内磨损时的三维有限元模型,模拟计算深井状态下套管受力,分别获得了均匀磨损和非均匀磨损情况下,不同磨损长度和磨损深度时套管在外挤压力作用下的Mises应力值。研究结果表明:当套管磨损深度和外挤压力不变时,套管Mises应力随着磨损长度增加而呈指数关系增加,当磨损长度超过临界值时,套管Mises应力将会保持不变;当磨损长度一定时,均匀磨损时套管最大Mises应力也随着磨损深度增加而呈指数增加;非均匀磨损时套管最大Mises应力与磨损长度呈线性关系增长。并利用数值模拟计算结果回归出Mises破坏失效准则条件下的套管有效应力与磨损长度和磨损深度之间的计算公式,为磨损后套管应力计算提供参考。

声波防垢的试验研究

在原油生产过程中,当地层水矿化度较高时,容易在管路及抽油设备上造成严重结垢,影响设备的使用寿命,缩短检泵周期,严重影响油田的正常生产。采用声波技术进行防垢的实验研究表明,声波作用可以有效地防止或延缓结垢现象的发生,为解决采油生产中的结垢问题开辟了一条新的途径。

实体套管膨胀驱动力仿真研究

为了研究材料性能参数与套管膨胀驱动力的关系,采用有限元分析软件ANSYS的非线性分析模块,建立实体套管模型。在不同屈服强度、抗拉强度和延伸率下对套管膨胀过程进行仿真,分析材料性能参数对套管膨胀驱动力的影响。根据拟合曲线得出套管膨胀驱动力计算公式。为实体膨胀套管的试验和工程应用提供参考。

油管漏磁自动检测过程中的退磁方法研究

退磁是漏磁无损检测中不可缺少的环节之一。针对油管漏磁自动检测过程中的剩磁,选用了直流退磁方法进行退磁处理。通过在时间上将磁场作用离散化,分析了退磁的动态过程,同时分析了退磁过程中离开退磁线圈一端的剩磁大于进入端的原因,并通过适时关断或控制退磁电流的大小消除了这一影响,使退磁后的油管剩磁小于0.5 mT,满足API规范要求。

压缩式封隔器胶筒变形阶段力学分析

封隔器是常用试采井下工具,胶筒是封隔器中最重要的部件。将压缩式胶筒的变形分为自由变形和约束变形2个阶段,分析了其绝对体积变化规律,得到了使胶筒刚好与井壁接触的轴向力,据此可以确定最小坐封载荷;得到了井壁和中心管对胶筒的约束压力,在此基础上得到了压缩式胶筒的各个应力分量和第四相当应力,据此可以给出坐封力下胶筒的强度,确定合理的坐封力。实例计算解释了现场封隔器胶筒在坐封载荷作用下损坏的原因。

油套管螺纹抗粘扣技术研究进展

简单介绍了油套管粘扣现象及机理,总结了近20 a来抗粘扣技术在螺纹参数优化、螺纹脂与润滑涂层的研发、表面处理和现场操作方法等方面的研究进展,并指出了油套管螺纹抗粘扣技术今后的发展趋势。