稠油熱采井套管柱損壞機理及預防措施研究.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濟損失。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的調研分析，結合稠油熱采井油層出砂嚴重等特點，采用理論分析、數(shù)值計算的方法，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理及預防措施。 以地層．水泥環(huán)．套管組合系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)彈性力學理論，分析了套管、水泥環(huán)在理想狀況下受非均勻地應力和均勻內壓共同作用時的承載特性，給出了油井生產過程中套管壁上的應力分量計算表

2、達式。進而揭示了水泥環(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算公式。從而建立了套管失穩(wěn)破壞與出砂量之間的關系，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算，推導了由于地層下陷附加于套管的應力計算表達式。同時考慮地應力、地層下陷附加于套管的應力，以及注汽過程中的熱應力，建立了常規(guī)井和熱采井中由于地層下陷對套管應力影響的分析方法。 根據(jù)彈性力學理論，推導了套管在熱應力和非均勻地應力作用下的三軸應力計算表達式，以使得套管的有效應力控制在其相應溫度下的最小屈服極限內為原則，建立了一套適合稠油熱采井的套管柱三軸預應力計算方法及套管柱強度