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石油机械 2009年第2期37卷 32-36页

作者：倪红梅徐国英王维刚王飞大庆石油学院计算机与信息技术学院大庆炼化公司检维修厂大庆石油学院机械科学与工程学院

为了使可取桥塞卡瓦满足耐高温及耐高压的要求,需要对其结构进行优化。采用智能优化算法,利用神经网络高度的非线性映射能力和遗传算法的全局寻优能力,建立了锚爪角度、卡瓦连接厚度、锚爪间距、卡瓦锚爪整体倾角、卡瓦曲率半径的BP神... 详细信息

为了使可取桥塞卡瓦满足耐高温及耐高压的要求,需要对其结构进行优化。采用智能优化算法,利用神经网络高度的非线性映射能力和遗传算法的全局寻优能力,建立了锚爪角度、卡瓦连接厚度、锚爪间距、卡瓦锚爪整体倾角、卡瓦曲率半径的BP神经网络仿真模型。应用遗传算法对仿真模型进行优化设计,获得使卡瓦套管间接触力最大的几大主要因素的最优搭配。优化结果表明,遗传算法完成了参数优化工作,对所得最优参数进行有限元计算,计算结果与优化结果相符,优化结构比初始结构的卡瓦套管间接触力增加了81.8%,整体性能有显著提高。

关键词：可取桥塞卡瓦 BP神经网络遗传算法结构优化

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Y422-114可取桥塞卡瓦锚爪的力学分析及优化设计

Y422-114可取桥塞卡瓦锚爪的力学分析及优化设计

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作者：王维刚大庆石油学院

学位级别：硕士

大庆油田进入特高含水期开发后,储采失衡的矛盾日益突出。由于所开采的薄差油层渗透率低,降低了油田采收率,要有效动用此类储层的储量,压裂改造是最有效的手段之一。针对薄差层油层分散且层间跨距大的特点,桥塞压裂技术已经成为应用十... 详细信息

大庆油田进入特高含水期开发后,储采失衡的矛盾日益突出。由于所开采的薄差油层渗透率低,降低了油田采收率,要有效动用此类储层的储量,压裂改造是最有效的手段之一。针对薄差层油层分散且层间跨距大的特点,桥塞压裂技术已经成为应用十分普遍的技术。但国外一般应用在大于5寸半套管中,而大庆油田应用在5寸半套管中,由于需要压裂多层,且空间有限,所以桥塞的结构性能要高于国外的同类产品。大庆油田在应用桥塞压裂过程中,存在桥塞坐封不稳、卡瓦锚爪易损坏及套管受损严重等问题。这些问题发生的主要原因是卡瓦锚爪的结构设计不尽合理,又随着开采深度的不断增加,桥塞的耐温、耐压等性能需要相应的提高,那么对卡瓦锚爪的性能也提出了更高的要求。因此迫切需要对可取桥塞卡瓦锚爪进行力学分析及优化设计,研究可取桥塞卡瓦锚爪和套管的应力分布规律,并优化出可取桥塞的最佳结构。本文将基础理论研究、实验研究和应用技术研究有机地结合起来,建立了一种优化可取桥塞的新设计方法,这对完善可取桥塞的设计水平、促进相关学科发展具有一定的理论意义。本文涉及采油机械、固体力学、计算力学等多种学科,是材料非线性、接触非线性和瞬态动力学多重耦合的问题。本文通过力学分析,建立了可取桥塞的力学模型及有限元模型。运用动量定理和动力学原理建立了可取桥塞在有限变形范围内的守恒方程和瞬态动力学平衡方程。并且以应变增量为基础建立了弹塑性的应变增量—应力关系。根据可取桥塞的结构参数和运动条件推导了接触界面不可侵彻度量方程,并根据变分原理和完全的Lagrange格式推导了平衡方程的弱形式。采用增广Lagrange乘子法建立可取桥塞卡瓦与套管的界面动量方程。采用有限元方法,运用载荷增量法、增广Lagrange乘子法、Newmark法计算可取桥塞设备在多重耦合情况下的受力和变形状态。通过实验研究和力学分析,研究了卡瓦与套管的受力状况及咬合力分布规律,为卡瓦锚爪的优化设计奠定了基础。在卡瓦锚爪的优化设计中,首先确定了卡瓦锚爪每个相关结构参数变化时,目标参量的变化规律;然后比较每个结构参数对应目标参量,如卡瓦和套管的当量摩擦系数、最大Von Mises应力、接触径向压力等,找出每个结构参数较好的水平;最后把较好水平进行组合,确定出卡瓦锚爪的最优结构参数组合。这为优化可取桥塞及类似的设备提供了新的思路、新的方法。虽然数值计算方法的功能越来越强,计算结果的精度对于工程解也是可靠的,但是对于模型的建立以及边界条件的确定,单靠数值计算是不够的,还需要实验应力分析技术来进行必要的验证。为了提高计算结果的可靠性,本文采用光弹性实验模拟桥塞构件模型。将实验结果与计算结果相对比后,两模型中卡瓦和套管的应力分布规律比较一致,说明有限元计算方法和边界条件是正确的。本文所提出的优化方法对油田目前出现的新问题具有较强的针对性,所得出的结果为可取桥塞的设计提供了理论基础。为保证可取桥塞的正常作业、延长作业周期、提高原油产量和降低生产成本提供了保证,对提高油田经济效益具有一定的现实意义和实用价值。

关键词：可取桥塞卡瓦锚爪优化设计接触动力学有限元

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三次加密井压裂改造技术研究

三次加密井压裂改造技术研究

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作者：赵骊川大庆石油大学

学位级别：硕士

大庆油田进入特高含水期开发后,储采失衡的矛盾日益突出。三次加密井通过密井网的方式,达到完善注采关系,提高剩余油动用程度,增加可采储量,缓解油田储采失衡矛盾;三次加密井开采的主要对象是表内薄差油层及表外储层,岩芯测试表明该类... 详细信息

大庆油田进入特高含水期开发后,储采失衡的矛盾日益突出。三次加密井通过密井网的方式,达到完善注采关系,提高剩余油动用程度,增加可采储量,缓解油田储采失衡矛盾;三次加密井开采的主要对象是表内薄差油层及表外储层,岩芯测试表明该类储层多为泥质粉砂岩,渗透率很低,含油产状为油浸、油斑、油迹,要有效动用此类储层的储量,压裂改造是最有效的措施手段。该类储层空间分布又十分复杂,从平面上看,三次加密井井控半径在100m--150m之间,目的油藏中有些油层已经水淹或和高含水层镶嵌、搭边;有些油层位于主力油层的变差部位;有些油层在平面上却是零星孤立地分布。从纵向上看,由于三次加密井钻遇基础井网、一二次加密井网,目的油层分散于各油层组中,且于高含水层相间分布,油层与见水层隔层很薄,有的层与高含水层相隔仅0.4m左右。对于三次加密井这种井距小、隔层薄且临近高含水层、油层物性差且分散的情况,现有的压裂技术面临许多新问题。本文针对三次加密井压裂改造存在的问题,提出采用平衡压裂工艺进行薄隔层保护压裂,控制纵向水窜;采用桥塞压裂工艺,进行大跨距压裂,解放分散油层的压裂;结合精细地质研究,控制不同裂缝规模,控制平面水窜的总体技术思路。本文涉及石油地质、采油机械、压裂工程、流体力学、计算力学等多种学科,密切结合生产实际,解决生产需要。本文根据临近高含水层的油层的地质特征,建立力学模型及有限元模型,对压裂时薄隔层有保护、无保护时的受力情况进行力学分析,确定压裂导致隔层窜通的机理及采用保护工艺可以进行压裂的隔层下限。本文详细论述了平衡压裂工艺原理,平衡压裂工艺管柱类型及管柱组成;介绍了平衡封隔器、导压平衡封隔器工作原理,通过室内试验验证这两种工具平衡保护薄隔层的性能,并通过现场试验分析,确定平衡保护工艺可应用的实际隔层下限。桥塞压裂工艺技术是本文论述的另一个重点。多层段桥塞压裂技术是一种独特的分层压裂管柱,它将分层压裂变成多次单压下层。因此该技术既有单压下层工艺满足大跨距、大砂量、高砂比、低替挤压裂要求的技术优势,又具有分层管柱一趟管柱压裂多层的简捷高效的特点。Y422-114桥塞是该技术的核心,通过实验研究和力学分析,重点研究了桥塞卡瓦与套管的受力状况及咬合力分布规律,在此基础上优化了卡瓦锚爪的设计,为桥塞的研制奠定了基础。文中还详细论述了桥塞压裂工艺原理,压裂工艺管柱类型及管柱组成,桥塞压裂工艺的现场操作规范等内容。三次加密井压裂改造的核心是解放难采储层,控制含水上升。由于三次加密井井间距离小,平面含水复杂,本文还论述了采用精细地质研究成果确定目的油层空间含水情况,根据空间含水情况确定不同油层的处理强度,同时优化压裂施工参数,达到有效改造薄差层并控制平面上水窜的目的。本文所论述的工艺方法直接针对油田目前出现的新问题,具有极强的针对性,所研究的成果实用性很强。采用该技术能够解放临近高含水层的储层,能够解放因跨距大而损失的储层,为三次加密井挖潜剩余油,增加难采储层的开发价值提供了有效的技术保障。

关键词：三次加密井平衡压裂可取桥塞薄隔层薄差层

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薄差层压裂力学机理及工艺研究

薄差层压裂力学机理及工艺研究

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作者：杨万有大庆石油大学

学位级别：硕士

大庆油田进入特高含水期开发后,储采失衡的矛盾日益突出。由于所开采的薄差油层渗透率低,降低了油田采收率,含油产状为油浸、油斑、油迹,要有效动用此类储层的储量,压裂改造是最有效的手段之一。该类储层空间分布又十分复杂,从平面上看... 详细信息

大庆油田进入特高含水期开发后,储采失衡的矛盾日益突出。由于所开采的薄差油层渗透率低,降低了油田采收率,含油产状为油浸、油斑、油迹,要有效动用此类储层的储量,压裂改造是最有效的手段之一。该类储层空间分布又十分复杂,从平面上看,目的油藏中有些油层已经水淹或与高含水层镶嵌、搭边;有些油层位于主力油层的变差部位;有些油层在平面上却是零星孤立地分布。从纵向上看,目的油层分散于各油层组中,且于高含水层相间分布,油层与见水层隔层很薄,有的层与高含水层相隔仅0.4m左右。对于这种井隔层薄且临近高含水层、油层物性差且分散的情况,现有的压裂技术面临许多新问题,主要表现在以下两方面: 1、现有压裂工艺隔层的下限是2.0m,而薄差油层许多是临近高含水层的储层,由于隔层小于2.0m而不能采用现有压裂技术进行压裂,否则有可能压窜隔层导致油井含水上升。 2、薄差油层具有储层物性差,数量多,在纵向上分散、跨距大,压裂改造困难。现有压裂技术要求压裂卡距小于40m,而薄差油层的目的油层在纵向上分布并不规律,油层之间的跨距大于40m,如果对这些薄差层一层层分压,效率低成本高,因而在实际生产中这些储层没有进行压裂改造,常规射孔后便投入开发。但是由于很多这类渗透率只有20md的薄差层且没有水驱能量,常规射孔并不能有效动用这些薄差储层的储量。因此研究了一套适用于薄差油层压裂改造新技术,该技术能够解放临近高含水层的储层,能够解放因跨距大而损失的储层,增加难采储层的开发价值提供有效的技术保障。本文通过建立水平缝压裂施工过程中井眼及其附近基质受力状态的预测模型,应用有限元软件,完成水平裂缝的受力变形特征及其对附近基质的影响分析,尤其对裂缝附近岩石和水泥环交界面连接状态的影响计算分析。确定了隔层窜通的机理和平衡保护原理,界定了能够保护的最小隔层厚度下限。据此,设计了几种平衡保护压裂工艺方案,研制了平衡保护封隔器、导压平衡保护封隔器、平衡器、平衡喷砂器等配套工具,现场实现了最小保护隔层厚度0.4m。同时研究一套满足薄差层大跨距、高砂比、低替挤的可取桥塞压裂改造工艺及配套工具。室内及现场应用表明,该工艺技术施工容易、成本低、成功率高,可以解放大批因隔层厚度限制和管柱卡距限制无法改造动用的储层。在油田目前和后续开发中,具有广阔的应用前景。

关键词：薄差油层隔层下限有限元平衡保护可取桥塞压裂工艺

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薄差油层压裂工艺技术

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活力 2011年第14期 44-44页

作者：刘颖大庆试油试采分公司大庆163000

本文共论述了七种压裂技术，其中多层段桥塞压裂技术是一种独特的分层压裂管柱，它将分层压裂变成多次单压下层。因此该技术既有单压下层工艺满足大跨距、大砂置、高砂比、低替挤压裂要求的技术优势，又具有分层管柱一趟管柱压裂多层的... 详细信息

本文共论述了七种压裂技术，其中多层段桥塞压裂技术是一种独特的分层压裂管柱，它将分层压裂变成多次单压下层。因此该技术既有单压下层工艺满足大跨距、大砂置、高砂比、低替挤压裂要求的技术优势，又具有分层管柱一趟管柱压裂多层的简捷高效的特点。

关键词：薄差层水力压裂可取桥塞平衡保护

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