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CO_2和H_2S共存酸性环境OCTG材料选用研究

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中国石油大学学报（自然科学版） 2015年第4期39卷 159-164页

作者：闫怡飞董卫邵兵倪元勇闫相祯中国石油大学机电工程学院山东青岛266580 中国石油大学油气CAE技术研究中心山东青岛266580 中石油华北油田分公司河北任丘062550

针对5个公司在CO2和H2S共存酸性环境下石油管材(OCTG)选材规范及NACE MR0175/ISO 15156标准进行对比分析。对影响管材安全性的因素进行分析,给出各环境条件下不同公司选材规范之间的异同和适用范围。研究综合选材方案及操作步骤,编制OCT... 详细信息

针对5个公司在CO2和H2S共存酸性环境下石油管材(OCTG)选材规范及NACE MR0175/ISO 15156标准进行对比分析。对影响管材安全性的因素进行分析,给出各环境条件下不同公司选材规范之间的异同和适用范围。研究综合选材方案及操作步骤,编制OCTG材料综合选材软件。以新疆油田三高气井(高温、高压、高硫化氢环境)为例进行具体分析,给出影响材料抗腐蚀性能的计算公式,并根据材料的不同性质选择不同的选材准则。结果表明:影响酸性环境下OCTG选材的主要因素为H2S分压和CO2分压、温度及Cl-含量;得到了最优的选材推荐区间。

关键词： CO2和H2S 酸性环境石油管材材料选用腐蚀气体

基于裂缝干涉模型的非常规油气井压裂优化设计软件的开发与应用

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中国石油大学学报（自然科学版） 2013年第5期37卷 120-128页

作者：闫相祯李向阳中国石油大学油气CAE技术研究中心山东青岛266580 中国石油大学CNPC物探重点实验室北京102249

基于复合断裂力学解析方法和能量平衡原理,考虑非常规油气储层岩石高脆性和低渗透性特点,研究水平井分段压裂诱导裂缝间应力相互干扰条件下裂缝扩展的力学机制和缝内变密度支撑剂运移规律。根据水力压裂裂缝扩展的拟三维模型和考虑缝内... 详细信息

基于复合断裂力学解析方法和能量平衡原理,考虑非常规油气储层岩石高脆性和低渗透性特点,研究水平井分段压裂诱导裂缝间应力相互干扰条件下裂缝扩展的力学机制和缝内变密度支撑剂运移规律。根据水力压裂裂缝扩展的拟三维模型和考虑缝内流体沿缝长、缝高二维流动的全三维模型,分别考虑水平井单井缝网压裂和双井同步压裂形成网状裂缝状态,建立考虑缝间应力干扰的诱导网状裂缝体积压裂优化设计模型,采用Visual Studio 2012开发平台,研制设计软件3D-UGMulti-Fracture。根据断裂力学和渗流力学原理研究水力压裂过程中不同密度支撑剂在网状裂缝内的运移过程。利用微地震技术对同步压裂井实施裂缝监测,检测结果与软件计算结果具有很好的一致性。按照压裂工艺设计要求,优化排液量和砂比等参数,增加裂缝有效支撑长度,提高裂缝导流能力。

关键词：非常规油气裂缝干涉模型体积压裂微地震监测变密度支撑剂软件开发

基于塑性铰模型的煤层气完井筛管抗挤强度分析

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煤炭学报 2010年第2期35卷 273-277页

作者：王同涛闫相祯杨秀娟中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东东营257061

根据煤层气完井筛管受力特点建立了筛管受力的塑性铰模型,利用能量法推导出带有初始椭圆度筛管抗挤强度的计算公式,分析了相位角、射孔直径、射孔密度、初始椭圆度、径厚比和屈服强度等影响因素对筛管抗挤强度的影响规律,并对某煤矿使... 详细信息

根据煤层气完井筛管受力特点建立了筛管受力的塑性铰模型,利用能量法推导出带有初始椭圆度筛管抗挤强度的计算公式,分析了相位角、射孔直径、射孔密度、初始椭圆度、径厚比和屈服强度等影响因素对筛管抗挤强度的影响规律,并对某煤矿使用的筛管抗挤强度进行了计算,与已有的实验数据和有限元计算结果进行了对比。计算结果表明:筛管抗挤强度的塑性铰模型具有很高的计算精度和准确度,可以满足工程实际需要;筛管抗挤强度随着射孔相位角、径厚比和初始椭圆度的增加而降低,随着屈服强度的增加而增加,相位角和椭圆度对筛管抗挤强度影响比较显著;在射孔直径小于12mm、射孔密度小于120孔/m时,筛管抗挤强度随射孔直径和射孔密度增加变化不明显。建议在实际煤层气完井筛管设计过程中,采用小相位角,严格控制初始椭圆度,适当增加射孔直径和射孔密度,以达到提高筛管抗挤强度和增加过流面积的目的。

关键词：塑性铰模型完井筛管抗挤强度初始椭圆度相位角

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封隔器胶筒大变形摩擦接触的有限元分析

润滑与密封 2005年第4期30卷 71-74,83页

作者：贾善坡闫相祯杨丽中国石油大学(华东)石油工程学院山东东营257062

关于封隔器胶筒接触压力的求解,目前文献所给出的计算公式均没有考虑摩擦因数对封隔器胶筒接触压力的影响,而摩擦因数对接触压力有较明显的影响。针对胶筒与套管之间的粘滑摩擦接触问题,采用罚函数技术,结合橡胶大变形问题的增量分析过... 详细信息

关于封隔器胶筒接触压力的求解,目前文献所给出的计算公式均没有考虑摩擦因数对封隔器胶筒接触压力的影响,而摩擦因数对接触压力有较明显的影响。针对胶筒与套管之间的粘滑摩擦接触问题,采用罚函数技术,结合橡胶大变形问题的增量分析过程,给出解决封隔器胶筒摩擦接触问题的数值方法,并在此基础上对胶筒与套管之间的摩擦接触进行有限元分析。计算结果表明,采用大变形非线性粘弹性理论和接触摩擦描述的有限元模拟技术,可以比较准确地模拟摩擦因数对封隔器胶筒接触压力的影响,所得的结果比经典理论公式的分析结果的精度更高,具有理论价值和工程应用价值,可为胶筒的优化设计提供一定的依据。

关键词：胶筒库仑摩擦摩擦接触摩擦因数有限元法

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封隔器胶筒大变形的粘—滑摩擦接触分析

机械强度 2006年第2期28卷 229-234页

作者：杨秀娟闫相祯贾善坡石油大学(华东)工程力学系山东东营257061

采用罚函数方法,结合橡胶大变形问题的增量分析过程,考虑封隔器胶筒与套管之间的粘—滑摩擦接触问题,研究摩擦因数变化对接触压力的影响规律。给出解决封隔器胶筒摩擦接触问题的数值方法,并在此基础上对胶筒与套管之间的摩擦接触进行有... 详细信息

采用罚函数方法,结合橡胶大变形问题的增量分析过程,考虑封隔器胶筒与套管之间的粘—滑摩擦接触问题,研究摩擦因数变化对接触压力的影响规律。给出解决封隔器胶筒摩擦接触问题的数值方法,并在此基础上对胶筒与套管之间的摩擦接触进行有限元分析,分析得到采用大变形非线性粘弹性理论和接触摩擦描述的有限元模型,可以比较准确模拟封隔器在坐封和工作过程中胶筒接触压力和变形的情况,结果表明,摩擦因数变化对封隔器胶筒的接触压力有着较明显的影响。

关键词：胶筒库仑席擦摩擦接触摩擦因数有限元法

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煤层气多分支水平井完井管柱许可造斜率设计

煤炭学报 2010年第5期35卷 787-791页

作者：闫相祯张衍涛王同涛杨秀娟中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东东营257061

根据煤层气多分支水平井完井管柱在造斜段的受力变形特点,将完井管柱的变形分为线弹性、弹塑性和扁化变形(塑性流动)阶段,利用弹塑性大变形理论建立了完井管柱承受弯矩与造斜率间关系的计算模型,推导出造斜段完井管柱许可造斜率计算公... 详细信息

根据煤层气多分支水平井完井管柱在造斜段的受力变形特点,将完井管柱的变形分为线弹性、弹塑性和扁化变形(塑性流动)阶段,利用弹塑性大变形理论建立了完井管柱承受弯矩与造斜率间关系的计算模型,推导出造斜段完井管柱许可造斜率计算公式。对沁水盆地某煤矿使用的多分支水平井完井管柱的造斜率进行了模拟计算,并与室内实验值进行对比,分析了完井管柱的外径、壁厚和屈服强度对完井管柱许可造斜率的影响。计算结果表明:建立的煤层气多分支完井管柱许可造斜率计算模型与实验值具有很好的一致性,可满足工程需要;完井管柱从线弹性极限变形状态进入弹塑性极限变形状态,井眼许可造斜率变化很小;完井管柱线弹性、弹塑性和扁化变形阶段的许可造斜率随外径的增加而降低,随壁厚和屈服强度的增加而提高,但壁厚影响不显著。

关键词：多分支水平井完井管柱许可造斜率弹塑性变形

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位错模型在低渗透储层裂缝预测中的应用

石油学报 2009年第2期30卷 252-258页

作者：闫相祯刘钦节杨秀娟中国石油大学储运与建筑工程学院山东东营257061 中国石油大学石油工程学院山东东营257061

分析了位错模型在低渗透储层裂缝预测分析中的可行性,基于位错模型,给出了裂纹附近应力场计算方法,并利用位错塞积机制和断裂力学模型,建立了储层裂缝预测模型。通过定义储层裂缝发育指数及采用等级划分的方法,对储层裂缝发育情况进行... 详细信息

分析了位错模型在低渗透储层裂缝预测分析中的可行性,基于位错模型,给出了裂纹附近应力场计算方法,并利用位错塞积机制和断裂力学模型,建立了储层裂缝预测模型。通过定义储层裂缝发育指数及采用等级划分的方法,对储层裂缝发育情况进行评价分析。以江苏油田W油区阜一段储层为试验研究对象,利用多目标约束的最优化方法,分析了该断块油藏构造应力场分布规律以及储层裂缝发育程度和分布规律,确定了裂缝相对发育区域。模拟结果与研究区块关键井点处的实测值吻合较好,计算精度能够满足实际工程的需求。

关键词：低渗透储层裂缝发育程度地应力分布预测方法位错模型

基于小波多尺度变换的储气库井管柱非线性振动特性研究

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振动与冲击 2019年第20期38卷 51-60页

作者：闫行闫怡飞闫相祯中国石油大学储运与建筑工程学院山东青岛266580 中国石油大学机电工程学院山东青岛266580

为探究储气库井注采过程管柱非线性振动特性,获得储气库井管柱在井筒内的动力特性和频域特征。根据储气库井筒结构特点建立储气库井管柱非线性振动分析方法,通过数值求解得到管柱非线性的数学方程;根据振动模型建立ANSYS仿真模型,模拟... 详细信息

为探究储气库井注采过程管柱非线性振动特性,获得储气库井管柱在井筒内的动力特性和频域特征。根据储气库井筒结构特点建立储气库井管柱非线性振动分析方法,通过数值求解得到管柱非线性的数学方程;根据振动模型建立ANSYS仿真模型,模拟分析管柱的固有特性并与数学模型结果进行对比,同时对储气库井管柱进行瞬态动力学响应分析,得到管柱振动效果变化规律;结合现场工况搭建储气库井管柱振动实验研究装置,设计振动信号数据采集终端,通过注气过程管柱非线性振动实验得到振动特征数据。以实际储气库井J03-H1为例,分析注气过程管柱压力、管壁速度和幅值等振动效果变化规律。结果表明:同一生产条件下所建模型计算结果与ANSYS仿真结果基本一致;随着管柱设计的增长,环空约束对管柱固有特性影响作用较大;低频压力波动是诱发管柱振动的重要激励源;随着注气量的增加,各段管柱振动效果变化明显,呈周期性变化,其中近注气口段和井斜段是储气库井管柱产生振动的高发区域,在管柱安全生产设计和运行时应做出相应的安全措施。

关键词：储气库井管柱小波多尺度变换非线性振动实验研究

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CO_2腐蚀对套管强度动态影响分析

机械工程学报 2014年第1期50卷 169-177页

作者：许志倩闫相祯杨秀娟中国石油大学(华东)机电工程学院青岛266580 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院青岛266580

针对腐蚀对套管强度时变性影响,采用双重迭代试算法结合压力温度耦合作用,计算井筒内压力、温度沿井深方向分布情况,依据Norsok模型得到全井套管柱CO2腐蚀速率计算预测模型。依据试井理论利用现场录测井口压力数据回归得到气井稳产阶段... 详细信息

针对腐蚀对套管强度时变性影响,采用双重迭代试算法结合压力温度耦合作用,计算井筒内压力、温度沿井深方向分布情况,依据Norsok模型得到全井套管柱CO2腐蚀速率计算预测模型。依据试井理论利用现场录测井口压力数据回归得到气井稳产阶段井口压力随时间变化函数关系,将定产降压阶段内的压力温度时变规律引入腐蚀速率预测模型,建立CO2腐蚀环境下全井套管柱剩余强度时变性分析系统,通过对均匀腐蚀套管强度实例计算结果表明:腐蚀引起的壁厚减薄使得套管柱剩余强度随时间增加逐年降低,稳产阶段初期下降最快,随时间增加下降趋势逐渐减缓,其沿井深分布规律与腐蚀速率变化规律相似;套管极限抗挤毁强度受均匀腐蚀影响显著,其降低程度高于套管极限抗内压强度和管体抗拉强度。

关键词：腐蚀套管强度腐蚀速率时变性