稠油熱采井套管柱損壞機(jī)理及預(yù)防措施研究.pdf

1、在油田的開發(fā)過程中，采油套管損壞給油田造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。通過對油田現(xiàn)場稠油熱采井套管的主要破壞形式和部位特點(diǎn)的調(diào)研分析，結(jié)合稠油熱采井油層出砂嚴(yán)重等特點(diǎn)，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算的方法，研究了稠油熱采井在不同的熱采措施下引起套管損壞的機(jī)理及預(yù)防措施。 以地層．水泥環(huán)．套管組合系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)彈性力學(xué)理論，分析了套管、水泥環(huán)在理想狀況下受非均勻地應(yīng)力和均勻內(nèi)壓共同作用時(shí)的承載特性，給出了油井生產(chǎn)過程中套管壁上的應(yīng)力分量計(jì)算表

2、達(dá)式。進(jìn)而揭示了水泥環(huán)的彈性模量、壁厚及套管壁厚等因素對套管和水泥環(huán)受力分布的影響規(guī)律。以泥巖蠕變地層為例，闡明了流變地層中套管容易發(fā)生破壞的原因。 基于普氏自然平衡拱理論，考慮套管與地層的相互作用，通過對油層出砂引起的空洞形態(tài)分析，給出了油層出砂形成空洞后淘空段套管所受軸向力的計(jì)算公式。從而建立了套管失穩(wěn)破壞與出砂量之間的關(guān)系，并分析了不同的鋼級和壁厚對套管發(fā)生失穩(wěn)破壞時(shí)出砂量的影響。 將水泥環(huán)及圍巖對套管的約束處理成

3、沿套管軸連續(xù)分布的徑向彈簧約束，通過近似的三維解析計(jì)算，推導(dǎo)了由于地層下陷附加于套管的應(yīng)力計(jì)算表達(dá)式。同時(shí)考慮地應(yīng)力、地層下陷附加于套管的應(yīng)力，以及注汽過程中的熱應(yīng)力，建立了常規(guī)井和熱采井中由于地層下陷對套管應(yīng)力影響的分析方法。 根據(jù)彈性力學(xué)理論，推導(dǎo)了套管在熱應(yīng)力和非均勻地應(yīng)力作用下的三軸應(yīng)力計(jì)算表達(dá)式，以使得套管的有效應(yīng)力控制在其相應(yīng)溫度下的最小屈服極限內(nèi)為原則，建立了一套適合稠油熱采井的套管柱三軸預(yù)應(yīng)力計(jì)算方法及套管柱強(qiáng)度