套損井膨脹管補貼及聯(lián)接螺紋的力學行為研究.pdf

1、在鉆井和采油過程中,套管起著保護井眼、加固井壁、隔絕井中的油、氣、水層及封同各種復雜地層的作用.套管是油井的重要組成部分,一旦損環(huán),將造成很大的經(jīng)濟損失.但是隨著生產(chǎn)時間的不斷延長,開發(fā)方案的不斷調(diào)整和實施,以及不同的地質(zhì)、工程利管理條件,大量的油水井套管發(fā)生了損壞,嚴重影響了油田的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn).據(jù)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,平均一口套損井每年影響產(chǎn)油500噸.套損是指油水井套管在開發(fā)生產(chǎn)過程發(fā)生損壞,影響油水井生產(chǎn)甚至使油水井報廢的現(xiàn)象.套管損環(huán)

2、的形態(tài)是多樣的.一般以套管變形為主,但近年米,嚴重錯斷、大段彎曲和多處損環(huán)等復雜套損形態(tài)逐年增多.據(jù)中國石油有關部門統(tǒng)計,該公司每年發(fā)生套損的油水井達2萬多口.在油田開采初期階段,油水井一旦.發(fā)生套損,要么投入巨資實施側(cè)鉆等修復措施,要么報廢. 本文通過力學分析,建立了膨脹套管的力學模型及有限元模型.運用套管膨脹的非線性理論,提出了膨脹力的理論計算公式,給出了理想狀態(tài)下的膨脹套管的彈性膨脹解和彈塑性膨脹解.采用有限元方法,運用載

3、荷增量法,Newton-Raphson法來計算膨脹套管在多重耦合情況下的受力和變形狀態(tài).同時,對膨脹錐利膨脹套管之間的接觸問題進行了分析,以及給出了接觸非線性問題的計算方法.通過理論研究和力學分析,研究了套管膨脹過程時應力分布規(guī)律,為膨脹套管的優(yōu)化設計奠定了基礎.在膨脹套管技術的優(yōu)化設計中,首先確定了膨脹過程中每個相關結(jié)構(gòu)參數(shù)變化時,目標參最的變化規(guī)律.然斤比較每個結(jié)構(gòu)參數(shù)對應目標參量:膨脹錐錐角越大,膨脹套管的液體壓力減小,同時兩者之

4、間的膨脹壓力增大；膨脹錐和膨脹套管的摩擦系數(shù)越大,膨脹套管的液體壓力、軸向變形、壁厚減少量都會增加；同時分析了套管膨脹后抗擠壓強度降低的原因；在膨脹套管聯(lián)接螺紋的分析中,首先分析了傳統(tǒng)螺紋不適合膨脹套管的聯(lián)接方式,同時提出了偏梯形螺紋的膨脹套管聯(lián)接方式適合套管膨脹作業(yè),并對其進行了大量的分析；同時也對套管膨脹工藝進行了優(yōu)化設計.這為優(yōu)化膨脹套管及類似的設備提供了新思路和新方法. 因此,對套管膨脹過程進行應力分析,研究套管膨脹過程