套管外流动检测技术研究

在油田开发的各个不同阶段,经常需要了解油水井中套管的损伤、腐蚀及内径变化情况,射孔质量,管柱结构;检查套管外水泥胶结质量和管外窜通位置;判断出水层位;评价压裂酸化及封堵效果等。所有这些都需要通过测井来获得。因此,随着测井技术的发展,人们对套管外流动检测技术进行了越来越深的研究。本文着重对几种现场常用的套管外流动检测测井方法及应用技术进行了探讨。     

套管外流动检测技术研究

在油田开发的各个不同阶段,经常需要了解油水井中套管的损伤、腐蚀及内径变化情况,射孔质量,管柱结构;检查套管外水泥胶结质量和管外窜通位置;判断出水层位;评价压裂酸化及封堵效果等.所有这些都需要通过测井来获得.因此,随着测井技术的发展,人们对套管外流动检测技术进行了越来越深的研究.本文着重对几种现场常用的套管外流动检测测井方法及应用技术进行了探讨.     

声波井下电视测井的若干理论问题

声波井下电视测井作为一种得到井壁上孔洞和裂缝分布情况直观图象的方法,已在国内外日益普遍地得到运用。用声波井下电视测井方法可以在井下不透明的泥浆中检查套管射孔后孔洞的分布情况,套管是否有裂纹、断裂等,在裸眼井中,观察井壁上裂缝、孔洞的分布等等。本文仅就声波井下电视测井中的声学问题,提出了一些讨论意见。     

射孔参数对套管强度的影响研究

射孔工艺指在套管和水泥环上射孔.射孔提供了油气流入井筒的流体通道,但降低了套管强度.采用有限元法分析射孔孔径、射孔孔密和射孔相位对套管变形和应力的影响.结果表明,射孔孔径、射孔相位和射孔孔密越大,套管的变形和应力也越大.     

石油套管井射孔质量的检测方法

对石油套管井射孔质量的检测方法进行了研究. 介绍了利用磁通法测量射孔的基本原理, 并在实验室模拟测量了套管上的射孔, 给出了测量图. 实验表明这种方法在石油套管射孔质量的检测上是切实可行的.     

ELIS系统在套管井拖撬的应用

目前ELIS系统已经比较成熟,但也仅限于在ELIS拖撬中使用。随着测井业务的拓展,套管井业务量的增加,同时CASE系统老化以及数量有限,使用ELIS系统在套管井拖撬来完成固井质量测井、射孔较深等作业项目就非常有必要,也是一种加速设备国产化,淘汰老旧进口设备的手段,应用前景广泛,该文从设计过程到链接测试予以分析和总结。     

射孔参数对热采井套管抗热应力能力影响分析

热力采油使得套管承受较高水平的热应力,增加套管损坏风险,从而降低套管使用寿命。针对射孔参数对热采井射孔套管抗热应力能力的影响规律研究较少。利用有限元软件建立三维套管模型,结合基于应变的设计方法评价热采井射孔套管的抗热应力能力。结果表明,在安全内外压作用下,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射孔套管的抗热应力能力;多轮次蒸汽吞吐过程对套管受热变形具有累加效应,保证强度安全前提下选择使得射孔排包含射孔数目较多的射孔参数组合可使得套管满足热应力安全性。研究结果从射孔参数对套管抗热应力能力的影响角度出发,为热采井实际射孔参数方案优选提供了参考。     

关于声波测井中声波的滑行和波型转化问题

声波测井是测井的主要方法之一。声速测井可以判断气层的位置,确定油气接触面和油水接触面,划分地层,和估计岩石孔隙度。声幅测井主要用于检查固井质量,所以有时称为水泥胶结测井;但是声幅测井并不只限于水泥胶结测井,例如用于在裸眼井中划分裂缝带。变密度测井(全波列测井——下同)可以同时测量套管信号和地层信号的幅度,并且把全波列都记录下来,因此可以比较详细地判断套管胶结情况和地层耦合情况以及串槽情况。     

出砂井射孔套管变形分析及射孔参数优化

针对出砂井因上覆地层沉降与射孔段地层空洞而导致的射孔套管变形问题,采用有限元分析软件,建立考虑上覆地层位移与出砂空洞的射孔套管变形分析模型,采用经典Lame公式验证模型的正确性,分析射孔孔眼密度、孔径和射孔相位角对射孔套管变形的影响.结果表明:出砂井射孔套管在轴向载荷作用下的变形不同于在径向挤压作用下的变形,微小的上覆...     

各种射孔系列完井方式下水平井产能预测研究

本文针对套管射孔完井、射孔套管内绕丝筛管完井、射孔套管内井下砾石充填完井、射孔套管内预充填砾石筛管完井等四种射孔系列的水平井完井方式,考虑地层损害和完井方式及完井参数的影响,进行了产能预测数学模型的研究。实例计算表明,其数学模型及计算方法是可行的,可用于水平井完井方式的选择与完井参数优化设计。     

石油套管射孔检测传感器的研制

通过介绍磁通法检测石油井套管射孔质量的基本原理, 研究了磁检测传感器的结构及其环境适应性, 在实验室模拟井中对套管的射孔进行了检测, 给出了具体的检测结果.     

油层套管射孔开裂的安全韧性判据

为解决油层套管射孔开裂问题,除应对射孔弹、射孔工艺以及油层套管的材质进行研究外,还应建立油层套管射孔开裂的安全韧性判据．本文分析了油层套管射孔开裂时的受力状况,运用金属动态形变原理,结合薄壁管失稳断裂的力学理论,从理论上充分论证了ＡＫＶ／σＹ作为套管射孔开裂安全韧性判据的可行性;同时,在实验室试验及油层套管实弹模拟射孔试验的基础上,建立了油层套管射孔开裂倾向与管材力学性能间的相关性判据,即对于不同钢级的油层套管,避免射孔开裂现象的安全韧性判据为ＡＫＶ／σＹ≥５．３×１０－２Ｊ／ＭＰａ．还对不同钢级套管韧性、冲击试样尺寸,试样各向异性及试验温度等与该判据相关的一些问题进行了讨论．     

多射孔对套管-水泥环结构强度的影响

结合油井试采工程实际问题,研究了圆形和椭圆形两种形状的多个射孔对套管-水泥环结构强度的影响.给出了外压作用下的双层长圆柱壳结构开任意形状的单个贯穿孔问题的理论解,并用有限元软件ANSYS分别对具有圆形及椭圆形两种形状的单个射孔及多个射孔的套管-水泥环结构在受横向均布外压作用下的孔边应力进行了数值计算.计算结果表明,开单孔情况套管的最大应力的数值解与理论解很接近,每米分布40个圆形射孔情况下的套管-水泥环结构强度比每米分布八个椭圆形射孔情况提高20%以上,因而较为合理.     

出砂量对射孔套管力学性能的分析计算

油井生产中地层出砂会严重影响射孔套管的力学性能,造成套管损坏。建立射孔套管在出砂层段的三维力学有限元模型,应用Ansys有限元软件分析该出砂层段射孔套管力学性能。研究认为,在出砂地层射孔套管力学性能变化较大,表现为射孔处套管的抗挤强度减小,套管最大应力在射孔处产生。均匀载荷下,套管应力与地层中出砂高度成抛物线关系,生产中应减小或增加出砂量达到远离出砂高度临界值,以减小套管应力。非均匀载荷下,随着出砂量增加,产生的空洞高度增加,套管的应力逐渐减小。因此,在非均匀载荷下,应提高出砂量以增加空洞高度,达到提高套管的抗挤强度,延长套管使用期限。     

射孔套管剩余抗挤能力分析

套管射孔后其抗挤能力将有所降低。建立了射孔段套管弹性抗挤性能分析控制的一般方程 ,并利用摄动理论给出了射孔套管弹性抗挤能力系数的一般计算公式。利用弹塑性有限元方法确定了孔口附近塑性区随射孔套管的外压增加的变化规律 ,并给出了确定射孔套管抗挤能力的计算方法。研究结果表明 ,孔眼附近的应力集中所引起的塑性区的存在 ,明显影响了射孔套管的抗挤强度。与弹性分析结果比较 ,弹塑性分析结果更接近实验值。孔眼的形状对射孔套管抗挤能力有直接影响。长轴在环向的椭圆形孔眼的套管抗挤能力降低得最少 ,方形孔眼的降低得最多。在孔眼形状相同的情况下 ,孔眼面积增大 ,射孔套管的抗挤能力降低。当射孔密度小于 2 0孔 /m时 ,无论采用何种布孔方式 ,除方形孔眼外 ,套管抗挤能力的降低均不会超过 4 % ;大于 2 0孔 /m时 ,射孔参数对套管抗挤能力的影响明显增加     

油气层射孔精度影响因素分析与控制措施探讨

影响射孔精度的因素很多，从完井电测到固井质量测井，直到最后射孔作业，各环节的计算和施工都会产生误差。这些因素的不断积累，将直接影响射孔的精度。本文分析了射孔作业过程中影响射孔精度的因素，指出了各作业环节中可能产生射孔深度误差的原因，并提出了在实际操作中尽量减小射孔深度误差的具体方法及措施，希望能尽可能提高射孔质量。     

射孔套管剩余抗挤能力分析

套管射孔后其抗挤能力将有所降低。建立了射孔段套管弹性抗挤性能分析控制的一般方程,并利用摄动理论给出了射孔套管弹性抗挤能力系数的一般计算公式。利用弹塑性有限元方法确定了孔口附近塑性区随射孔套管的外压增加的变化规律,并给出了确定射孔套管抗挤能力的计算方法。研究结果表明,孔眼附近的应力集中所引起的塑性区的存在,明显影响了射孔套管的抗挤强度。与弹性分析结果比较,弹塑性分析结果更接近实验值。孔眼的形状对射孔套管抗挤能力有直接影响。长轴在环向的椭圆形孔眼的套管抗挤能力降低得最少,方形孔眼的降低得最多。在孔眼形状相同的情况下,孔眼面积增大,射孔套管的抗挤能力降低。当射孔密度小于20孔／m时,无论采用何种布孔方式,除方形孔眼外,套管抗挤能力的降低均不会超过4％;大于20孔／m时,射孔参数对套管抗挤能力的影响明显增加。     

储层出砂、生产压差及改造压力对射孔套管强度的影响

分析了射孔出砂形态及出砂段套管所受轴向压力;考虑不同出砂程度,建立了射孔出砂段套管三维有限元力学模型;分析了出砂分布及出砂程度对射孔段套管应力强度安全性的影响;分析了不同生产压差及改造压力作用下射孔套管等效应力的变化趋势。结果表明,射孔出砂掏空空洞的构形曲线为一个与上覆岩层压力、套管外径有关的二次曲线;空洞构形的曲率半径越大,套管所受轴向压力越大;即使轻微出砂,只要形成空洞,射孔段套管的强度会大大降低;集中出砂时套管的应力比分散出砂时的高;出砂量越大,最大等效应力越大,套管的强度安全性越低。     

数字超声电视测井系统研制成功

中国石油天然气总公司的重点科技攻关项目——数字超声电视测井系统已由华中理工大学电子与信息工程系和华北石油测井公司联合研制成功。该项目被列为我国石油科技“七·五”科研项目1989年所取得的十项重大成果之一,并于1990年元月在华北通过中国石油天然气总公司组织的专家评审鉴定。该系统由井下数据采集系统(包括井下仪器、车内数据记录、显示、实时处理、出图),室内数据回放和微机图象处理三部分组成。研究的目的是用于石油勘探测井。在裸眼井中用于识别岩层孔洞、裂缝特性、井眼几何形状测量、地层及裂缝的走向与视倾角测量、井温测量,并可根据井壁图象特性定性区分岩性等;在套管井中可用于精确测量套管内径、套管腐蚀、破裂、射孔及套管接箍等。     

射孔套管应力集中系数有限元分析

建立了射孔套管的有限元力学模型,对不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数进行了有限元分析。旨在讨论非线性材料弹塑性范围内多孔情况下,对孔眼的应力集中系数及对管体抗挤强度的影响,为射孔套管应力集中及强度影响提供了详尽的数据,并给出了优化射孔方案。