页岩气井套管剪切-挤压-弯曲组合变形反演分析

水力压裂是页岩气井增产的重要手段,也是导致套管失效的主要原因,严重制约了页岩气的高效开发。为了准确预测页岩气井水力压裂过程中地层运移导致的套管变形形态和程度,采用有限元分析方法,建立了剪切、挤压和弯曲多重载荷下页岩气井筒三维有限元模型,分析地层运移作用下套管的应力、变形。采用多臂井径测井曲线,反演分析页岩运移和套管变形的形态和程度,并验证有限元模型。研究结果表明,套管在地层剪切、挤压和弯曲载荷作用下的变形形态分别呈现S形、椭圆形和拱形。当地层发生剪切运移17 mm时,套管变形为13.62 mm;发生单侧运移16 mm时,套管变形为12.67 mm;当地层发生挤压运移每侧23.5 mm时,套管两侧各向内缩径3.328 mm。套管应力集中区域出现在剪切运移地层、单侧运移地层间的缝隙处以及垂直于挤压运移方向的侧面。套管变形量沿轴线方向的数值模拟结果与测井曲线实测结果最大误差为5.73%,平均相对误差为1.89%。研究获得的组合变形预测模型可以准确分析页岩气井套管变形形态和程度,为页岩气井套管变形的预防和防治提供理论依据。

多载荷作用下内压对烟风道安全性的影响

为研究大型圆形烟风道的加固肋设计选型规律,采用有限元数值计算的方法,在不同积灰厚度、不同加固肋型号、不同加固肋数量时,分析内压对电厂烟风道的强度和屈曲安全性的影响。结果表明,圆形烟风道的应力主要为主支座与道体接触区域,自重力是道体产生应力的主要原因。对于大直径烟风道,负压时道体应力大于零压和正压时的应力。直径越大,应力会随负压的增大而快速增大,负压管段不宜采用大直径管道。积灰厚度对道体应力的影响较小,积灰越多道体越不容易发生屈曲,考虑积灰的设计中应当校核无积灰时的屈曲安全系数。