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断块油气田 2023年第4期30卷 685-691,697页

作者：敬俊单鸿斌祝效华孙汉文许尔跃西南石油大学机电工程学院四川成都610500 中海油服墨西哥公司墨西哥坎佩切州卡门66550

水泥环缺陷可能诱导储气库井储层段套管在循环注采条件下发生失效。为了揭示水泥环缺陷对储气库井储层段套管完整性的影响,基于弹性力学理论,在储气库井极限压力条件下,考虑循环注采引起的井筒交变热载荷,建立了“套管-含缺陷水泥环-地... 详细信息

水泥环缺陷可能诱导储气库井储层段套管在循环注采条件下发生失效。为了揭示水泥环缺陷对储气库井储层段套管完整性的影响,基于弹性力学理论,在储气库井极限压力条件下,考虑循环注采引起的井筒交变热载荷,建立了“套管-含缺陷水泥环-地层”有限元模型。结合中国北部某储气库井作业工况,分别研究在注气(压力50 MPa、温度30℃)和采气(压力28 MPa、温度160℃)条件下,水泥环缺陷形态及其几何参数对储气库井套管应力分布状态的影响规律。结果表明:水泥环点蚀缺陷的环向开度、轴向长度及纵向裂纹的环向开度对套管安全性影响明显;横向剪切错断和微环隙导致套管安全性明显降低,在高温采气生产时套管最大应力接近P110的屈服强度;储气库井注采周期中,下限压力因温度和围压的影响对储层段套管安全性影响更明显,危及储气库井注采过程的安全运行。研究结果可为由生产井改建、新建储气库井储层段套管的完整性提供判断依据。

关键词：储气库含缺陷水泥环套管安全性极限压力交变热载荷井筒温度场

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海相气藏井服役套管的安全可靠性研究

海相气藏井服役套管的安全可靠性研究

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作者：郭大强西南石油大学

学位级别：硕士

新中国成立以来,陆相生油理论的建立及陆相油气的成功勘探使我国完成了石油工业的第一次创业,1978年原油年产量突破亿吨大关,基本实现了我国当时原油的自给自足。随着国民经济的快速发展,我国对油气资源的需求日益增大,1993年起,我国进... 详细信息

新中国成立以来,陆相生油理论的建立及陆相油气的成功勘探使我国完成了石油工业的第一次创业,1978年原油年产量突破亿吨大关,基本实现了我国当时原油的自给自足。随着国民经济的快速发展,我国对油气资源的需求日益增大,1993年起,我国进入原油净进口国行列,且缺口逐年增大,2015年对外依存度已突破60%。在陆相油气产量和储量难以大幅增加、油气消费量迅猛增长的严峻形势下,2002年起我国展开了以南方碳酸盐岩海相储层为主要勘探目标的石油工业的二次创业。随着石油工业二次创业的提出,海相油气勘探呈现出快速发展的大好势头,特别是普光和安岳(龙王庙组)特大型海相碳酸盐岩整装气藏的重大发现,初步展示出中国海相天然气巨大的勘探潜力,这无疑是改善国内能源消费结构、降低国外依存度的有效举措。然而,由于中国海相层系地质构造的特殊性,海相天然气的开采也面临着前所未有的挑战,钻井和开发过程中,作为保护井壁、封隔油、气、水层、维持钻井液循环通道的套管,在服役过程中极易发生损坏,严重时可引起井下事故、甚至安全事故,给海相气藏的勘探开发带来巨大的经济损失、环境破坏甚至人员伤亡,因此,海相气藏井服役套管的安全可靠性研究必将成为长远、高效开采海相气藏资源过程中一个不可回避的难点。本文就是针对海相气藏开采的特殊性,通过调研大量国内外文献,在基于弹塑性力学、岩石力学以及有限单元法和可靠性理论的基础上,通过理论分析、仿真模拟和试验数据对比首次系统研究了蠕变地层、腐蚀环境和随机因素下套管的安全性变化规律,具体的分析过程和研究方法如下:(1)调研国内外主要石油公司和企业内部使用的有关酸性腐蚀环境下油套管的选材标准和规范,通过分析研究,给出了海相气藏井含硫套管的选材方法,建立了套管的腐蚀模型,并基于应力集中理论研究了腐蚀对套管强度的影响规律;(2)根据川东海相气田深部盐岩的蠕变试验,建立了盐岩的蠕变模型,采用耦合有限元方法,耦合应力场、温度场及非线性蠕变,系统研究了深部海相气田盐岩夹层服役套管的安全性变化规律;(3)提出了采用随钻扩眼技术提高海相气田盐岩夹层服役套管安全性的新思路和基于附加载荷和等效抵抗强度的扩眼尺寸设计方法;(4)在ISO/TR 10400抗挤模型的基础上,基于双剪强度理论建立了高抗挤强度套管的抗挤新模型,给出了海相气藏井常用的两类套管(API普通套管和非API抗腐蚀高强度合金套管)的抗挤强度公式;(5)分析了海相气藏井传统套管设计方法的缺陷,建立了套管的可靠性设计方法,可在前期设计阶段将服役套管的失效概率控制在预定水平,避免了传统设计无法控制的风险和不经济等缺点。本文的研究可为海相气藏井套管的选材、设计及安全可靠性评价提供科学的依据。

关键词：海相气藏套管安全性盐岩夹层腐蚀抗挤强度 Monte-Carlo

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稠油热采井套管失效机理分析与对策研究

稠油热采井套管失效机理分析与对策研究

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作者：肖遥中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

油气田开采过程中套管损坏现象较为常见,热采井套管损坏尤为明显,带来巨大的经济损失。通过对现场套管损坏形式的统计及已有针对套管损坏机理分析的调研,基于热采水平井中高温及油层出砂严重等特点,利用实验研究和数值计算结合的方法,... 详细信息

油气田开采过程中套管损坏现象较为常见,热采井套管损坏尤为明显,带来巨大的经济损失。通过对现场套管损坏形式的统计及已有针对套管损坏机理分析的调研,基于热采水平井中高温及油层出砂严重等特点,利用实验研究和数值计算结合的方法,研究了热采水平井套管损坏的机理并提出相应对策。应用基于应变的设计方法评价射孔参数对热采井射孔套管轴向安全性的影响规律。结果表明,射孔排包含射孔数目较多且射孔直径较小的射孔参数可增强热采井射孔套管轴向安全性;多轮次蒸汽吞吐过程对套管受热变形具有累加效应;射孔密度较大、射孔排上射孔数目较多时会增大套管挤毁的风险。研究结果从套管轴向安全性和抗外挤强度两个角度为热采井套管射孔参数优选提供了参考。利用有限元软件建立二维套管-水泥环-出砂地层模型,分析形成出砂空洞后的套管安全性及相关因素的影响规律。结果表明,出砂空洞的形成极易导致套管发生塑性变形,且出砂越严重、地层弹性模量越低,套管安全性越差,应用耐高温且强度高钢材的套管、高弹性模量水泥,可有效改善套管安全性。结合有限元屈曲分析方法,建立出砂段套管三维模型,分析出砂对套管轴向失稳的作用机理,对比出砂程度对套管失稳破坏的影响规律,并分析射孔参数对套管轴向稳定性的影响规律。结果显示,热采井套管在出砂段易导致屈曲,且出砂程度越大,屈曲失稳的风险越高;套管临界屈曲载荷随射孔直径和射孔密度增大降低幅度明显,受射孔相位影响较小。研究结果为热采井水平段套管柱设计提出一定的理论依据。

关键词：热采井射孔参数出砂套管安全性套管稳定性

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