注蒸汽热采井套管损坏机理研究

考虑环空水泥环在轴向和径向给予套管柱的弹性约束和摩擦约束，对注汽期间套管柱产生的轴对称热胀应力进行了近似分析．分析发现，在封隔器附近靠近接箍端面的地方，套管柱可能产生严重的缩颈变形，其变形值和套管柱受热膨胀时接箍端面对水泥环台肩的推力有关系．研究结果表明，大部分注蒸汽热采井的套管损坏位置都集中于油藏盖层内，其原因是存在着和局部缩颈变形相对应的恶性局部应力，必须设法控制这种局部应力才能延长套管柱的使用寿命．     

应用有限元分析法分析热采井套管柱应力

以套管-水泥环-地层为研究对象,在理想状况下,受均匀内压、均匀地应力、温度载荷等共同作用时的承载特性进行分析。采用PLANE183平面应变单元,对套管-水泥环-地层进行单元离散,建立套管柱有限元力学模型。推导并建立了位移函数、形函数的计算方程。通过算例说明模型和计算方法的可行性。     

注水油田套管损坏区套管损坏预测法

在以前工作的基础上，对套管损坏区浸水域的形状和大小提出一种估算方法，同时根据地应力情况，对穿过浸水域的套管所承受的岩层位移性截荷进行了分析，以该区套管损环历史和岩层位移性载荷发展的对应关系为依据，结合开发计划，预测未来一段时间内该区可能发生套管损坏的井数，实际使用效果表明，以这种理论和油田大量开发动态基础所建立起来的预测方法，具有良好的准确性，对防止套管损坏工作有?     

稠油热采井套管柱应变设计方法

为解决稠油热采井不断出现的套管损坏现象,改变传统的管柱强度设计方法。基于弹塑性力学理论,在满足套管柱强度设计的基础上建立套管柱应变计算模型;通过对比套管材料应变与结构应变,借助Rambery-Osgood模型得到应变安全系数最小值,提出套管柱应变设计的理论判据,形成套管柱应变设计方法。结果表明,该设计方法在西部油田8口稠油热采井Φ177.8 mm×8.05 mm TG80H特殊螺纹套管柱设计中得到应用,生产4轮次后套管柱未出现变形和泄漏现象,经过14轮次后,套管服役性能依然良好,新热采井套管柱应变设计方法允许套管在可控范围内变形,可有效延长套管使用寿命,降低套损率。     

稠油热采注蒸汽管网枝状布置优化设计

采用最优化方法设计管网可以最大程度地提高管网的总体经济效益。为了在管网设计中较好地体现注汽井分布不规则的情况，提出了一种稠油热采注蒸汽干管拐弯的枝状网布置形式和优化设计方法。该种管网布置方式是将每个方向伸出的干管分成两段，中间拐弯，能够较好地体现注汽井分布的不规则性。以初投资的年摊还额和运行费用为优化设计目标函数，把管线管径、保温层厚度、注汽站位置和干管走向与长度等设计变量纳于一体，同步设计，得到了总体最优的设计管网，并开发了优化设计软件。根据某油田的实际井位分布情况，运用该软件进行了设计。在相同的经济参数下，优化设计结果同实际管网的对比表明，优化管网大大降低了干管的长度和年运行费用，提高了管网的总体经济效益。     

综合化的蒸汽吞吐注采参数优化设计

建立起一套较为完善的蒸汽吞吐注采参数优化设计模型，并编制成相应的软件ＯＳＳＤ。该软件以蒸汽吞吐解析解模型为基础，结合节点分析，经济评价，对注采参数进行优化设计，实现了地面运行－井筒－地层及开发效果预测－经济评价－优化决策的一体化设计，这种设计软件具有所需资料少，计算经济，快捷，参数决策客观。，全面，用户界面友好等特点。     

热采井套管损坏机理及预防技术措施综述

据科学数据统计,我国已成为世界第四大稠油生产国。所产石油量约占全世界总石油资源的25%~30%。油田稠油资源量丰沛集中在个别城市地区,在我国石油产量中占有相当大的比重。稠油主要采用热力开采的方法,可分为蒸汽吞吐开采、蒸汽驱开采和蒸汽辅助重力驱等,受高温影响,热采井的套损现象十分突出。该文详细介绍了稠油热采井套管损坏的原因以及预防套管损坏的技术措施,为稠油开采提供技术指导。     

注水油田套管损坏区套管损坏预测法

在以前工作的基础上，对套管损坏区浸水域的形状和大小提出一种估算方法。同时根据地应力情况，对穿过浸水域的套管所承受的岩层位移性载荷进行了分析，以该区套管损坏历史和岩层位移性载荷发展的对应关系为依据，结合开发计划，预测未来一段时期内该区可能发生套管损坏的井数。实际使用效果表明，以这种理论和油田大量开发动态资料为基础所建立起来的预测方法，具有良好的准确性，对防止套管损坏工作有重要作用。     

油田套管损坏预防措施探索

油井投产后随着井的生产时间的不断延长,开发方案的不断调整和实施,特别是实施注水开发的油藏,由于不同的地质、工程和管理条件,套管状况逐渐变差,甚至损坏,使油井不能正常生产。因此,我们从业者一定要掌握套管损坏的原因和预防措施。     

稠油热采井筒注汽优化设计方法

建立了稠油热采中井筒注汽优化模型，并用穷举法进行了求解。对蒸汽吞吐和蒸汽驱井筒注汽两种情况进行了实例计算和分析，结果表明，提高隔热管隔热性能，可以降低综合成本；降注汽速率将会增加热损失，从而导致综合成本增大；随着隔热管管径的增加，隔热管造价将增加。     

优质热采井用石油套管的研制

根据热采井套管损坏的机理，研制了一种适合于注蒸汽开采稠油的优质套管——WSP-105H．介绍了该套管的设计思想：研制耐热钢种，提高套管材料本身的抗高温性能；研制适合于热采井套管的螺纹结构，有效地释放高温产生的热应力．在此基础上，阐述了该套管的研制过程．最后通过有限元模拟的方法，研究了这种套管在热采工况下的适用性。并通过全尺寸模拟试验进行了验证．结果表明，该套管适合于热采井．     

低渗透油田蒸汽驱油注采井距优化研究

本文利用数值模拟的方法研究了不同注采井距蒸汽驱的受效规律。在大庆朝阳沟油田蒸汽驱试验区地质研究基础上,首先用Petrel软件建立试验区相控地质模型,然后应用CMG软件中的STARS模块进行数值模拟,研究了注采井距分别为106m、150m、210m、300m、330m、400m六种方案进行蒸汽驱开采时,蒸汽驱的受效规律。结果表明：为了获得较高的油汽比和控制一定的采油速度,减少汽窜发生,提高蒸汽利用率,优化的最佳蒸汽驱注采井距为210m。     

稠油热采井注汽MDOD优化设计

为解决稠油油田开发初期注汽工艺设计问题,在满足油层注汽效果条件下,以注汽投资费用最低为目标函数,建立了稠油热采中井筒注汽优化模型,并用混合离散变量优化设计方法(MDOD算法)进行了求解.对蒸汽吞吐和蒸汽驱两种井筒注汽工艺进行了实例计算,结果表明:运用MDOD方法进行优化设计,可以节省大量的初始投资并降低运行成本,有利于节约能源,提高经济效益.     

稠油热采注蒸汽管网枝状布置优化设计

采用最优化方法设计管网可以最大程度地提高管网的总体经济效益。为了在管网设计中较好地体现注汽井分布不规则的情况,提出了一种稠油热采注蒸汽干管拐弯的枝状网布置形式和优化设计方法。该种管网布置方式是将每个方向伸出的干管分成两段,中间拐弯,能够较好地体现注汽井分布的不规则性。以初投资的年摊还额和运行费用为优化设计目标函数,把管线管径、保温层厚度、注汽站位置和干管走向与长度等设计变量纳于一体,同步设计,得到了总体最优的设计管网,并开发了优化设计软件。根据某油田的实际井位分布情况,运用该软件进行了设计。在相同的经济参数下,优化设计结果同实际管网的对比表明,优化管网大大降低了干管的长度和年运行费用,提高了管网的总体经济效益。     

基于应变的热采井套管设计方法

提出基于应变的热采井套管设计方法,确定基于应变的设计准则,通过建立三维弹塑性有限元模型,模拟分析热采井多轮次生产过程中应力和应变变化规律,并以胜利油田A井为例进行实例设计。结果表明,该设计方法密切结合热采井"注-焖-采"生产过程,可考虑多轮次循环温度载荷对套管的损伤程度,通过计算多轮次生产条件下套管上的累积塑性应变,依据热采井生产轮次要求及应变准则,科学灵活地设计套管,可以为热采井套管柱设计提供新思路。     

下寺湾油田柳洛峪南沟区注采井网调整

通过对下寺湾油田柳洛峪南沟区综合地质研究及在原有不规则的反七点法（230 m×240m）井网的基础上,2009年按矩形井网,排距为80-100 m,井距300 m,钻调整井21口,平均单井生产113 d,累计产油3522.33 t,平均单井年产油167.73 t。     

稠油热采井筒注汽优化设计方法

建立了稠油热采中井筒注汽优化模型,并用穷举法进行了求解。对蒸汽吞吐和蒸汽驱井筒注汽两种情况进行了实例计算和分析。结果表明,提高隔热管隔热性能,可以降低综合成本;降低注汽速率将会增加热损失,从而导致综合成本增大;随着隔热管管径的增加,隔热管造价将增加。运用优化设计方法,可以节省大量的初始投资并降低运行成本,有利于节约能源,提高经济效益     

热采井套管热力耦合的三维有限元分析

套管破坏是稠油热采中的主要问题之一,而热力耦合是导致套管损伤的主要影响因素。基于有限元分析软件ADINA,建立了套管在温度、重力以及地层蠕动荷载组合下的三维有限元模型。应用Parasolid建模方法,建立了热采井套管的结构和热分析几何模型,设定了温度、重力以及地层蠕动组合荷载,并进行了套管、水泥环和不同地层的模型参数选择。通过热力耦合计算,得到了套管的应力与变形情况。分析了计算结果,并为套管防护提出了几点建议。     

松软地层套管损坏机理分析

为了防止和减少松软地层套管损坏,采用分析计算方法,建立了松软出砂地层中套管的三维有限元力学模型,分析了出砂段高度、套管内压、以及垂向地应力对套管受力的影响。分析结果表明,出砂段的存在大大增加了套管损坏的危险性：出砂套管损坏危险程度与出砂段高度为二次曲线关系;最大当量应力与内压的关系基本上为双段线性。应使出砂段高度避免接近临界出砂段高度;并尽量使套管内压力接近临界内压。同时根据普氏砂拱效应建立了出砂量和套管最大应力之间的关系,为有效预测松软地层套管的损坏幅供了可行依椐．     

注蒸汽吞吐井井筒应力的数值计算方法

将注蒸汽吞吐井井筒温度场的计算结果引入井筒应力分析模型中，利用有限元分析软件ANSYS计算了不同约束条件下的井筒应力。计算结果表明，最大热应力都发生在套管内壁，且超过了N80套管的热弹性屈服极限；最大热膨胀都发生在温度变化过渡区，当套管周围掏空时，其热应变达到了2％，远远超过材料弹性极限应变值(0．3％)，这是导致热采井套管变形损坏的主要原因。