小参数高阶项对射孔段套管屈曲摄动解的影响

采用摄动法求解射孔套管的屈曲临界压力时,一般仅取小参数ε的一次项,忽略其高阶项必然对计算结果产生一定的影响。针对此问题,建立了考虑小参数二阶项影响的射孔段套管弹性屈曲近似控制方程,给出了含有ε^2项影响的射孔段套管屈曲问题摄动解的一般形式;分析了小参数变化时,ε^2项对射孔段套管抗挤能力系数的影响。数值计算结果表明,计算孔眼的轴向最大尺寸、布孔格式和孔密度发生变化对小参数及射孔段套管抗挤能力都有直接的影响。当计算孔眼的轴向最大尺寸小于30mm、孔密度小于40孔／m时,仅考虑ε一次项可以给出满意的结果,而不必考虑小参数高阶项的影响。     

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。     

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     

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.     

射孔对套管抗挤强度影响

为了搞清不同射孔方式对套管强度的影响,确定合理的布孔方案,提高套管抗挤强度.以射孔管发生失稳的临界外载条件,利用变断面刚度的管体与变断面刚度的压杆有相似的挠曲微分方程,以及相同的边界,连续条件,利用杆管相似理论定量确定套管射孔后的抗挤强度的变化,并推导出不同射孔布孔方式下,射孔对套管抗挤强度影响的计算方法.根据以上公式计算套管抗挤强度与试验对比,相对误差最大为6.9%,最小为0.24%,采用该方法可以计算出生产套管的抗挤强度,绘制套管强度图版,从而根据油田地下的实际情况,优选不同钢级的套管和射孔布孔方式,这对指导生产具有重要意义.     

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。     

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...     

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。     

油套管抗挤毁性能的初始后屈曲理论分析

抗挤毁性能是油套管的一项至关重要的性能指标。椭圆度和厚不均是存在于不同套管中的初始微小身体缺陷，运用Ｋｏｉｔｅｒ初始后屈服理论分析承受均匀外压力的长薄油套管的后屈曲性态及其缺陷敏感性，得出承受均匀外压力的长薄壁油磁管具有后屈曲稳定性的结论。     

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。     

非线性振动方程的同伦摄动法求解

针对非线性振动方程,基于同伦摄动法给出了一种有效的近似解求法.通过与常见的LindstedtPoincare(L-P)方法以及Krylov方法的比较,表明同伦摄动法更为简单和有效.     

线性模型中数据扰动对模型参数的影响

在实际问题中由于测量及计算误差的存在,得到的数据往往只是真值的某种近似,带有一定的舍入误差,因此有必要研究数据扰动问题.主要对线性模型中数据的扰动问题进行研究,给出线性模型的数据扰动后模型参数仍然可估的充分条件,并进一步讨论了数据扰动对模型参数的影响,给出参数扰动估计式.     

基于区间参数摄动法的黏弹性区间有限元研究

对线性静力区间有限元应力区间计算方法进行了评述,认为将含有区间参数的高斯点应力在区间参数均值处进行Taylor展开,计算得到的应力区间扩张不明显.将区间分析方法应用于黏弹性问题分析,推导了黏弹性问题的区间参数摄动法计算公式,研制了相应的黏弹性区间有限元计算程序.通过算例分析认为:采用区间参数摄动法进行黏弹性问题分析是可行的;随着位移均值的增加,位移离差也逐渐增大;位移区间最终随着位移均值的稳定而逐渐趋于稳定.     

小周期孔洞区域上弹性问题多尺度有限元计算

讨论了小周期孔洞结构弹性问题的多尺度有限元计算方法.首先,对该区域上的弹性位移问题给出了多尺度渐近展开,紧接着讨论了相应的多尺度有限元计算方法,最后给出的数值算例验证了该方法的可行性.     

小黏性气体振动特征值的二阶摄动解

探讨了求一类满足边界平坦性条件的有界域内小黏性气体微振动的单特征值的更高阶摄动解 .利用边界层展开法 ,匹配特征值所满足的内场和外场微分方程 ,得到特征值的二阶摄动解 ,并为解决相近的振动特征值问题提供了一个可行的求解途径     

带小参数的二阶微分方程奇异摄动边值问题

用微分不等式方法讨论了带小参数的二阶微分方程奇异摄动边值问题,并给出了边值问题的解的渐近估计。     

套管试压对水泥环密封性的影响

套管试压后产生的微环隙是导致水泥环密封性下降的主要原因之一.根据套管-水泥环受力模型,推导了套管试压后产生的微环隙的定量计算公式.通过计算对影响微环隙尺寸的因素进行了分析.结果表明:试压时微环隙的尺寸与井口压力成正比;与围岩压力、水泥环的厚度呈负线性相关;随套管壁厚的增加而减小;随水泥环弹性模量的增加呈先增大后减小趋势.在水泥环弹性模量为25GPa时,微环隙的尺寸最大,但在其弹性模量小于25GPa时,弹性模量对减小微环隙尺寸的作用更明显,故对于需要高压套管试压的油气井,宜选用低弹性模量的水泥石.     

极性流体的微扰理论研究

建立了一个用以计算极性流体热力学性质的微扰理论模型。模型中考虑了粒子间硬球排斥、色散、静电和诱导等相互作用能，由同时拟合饱和蒸汽压和液相密度获得分子微观参数。对几种常见的极性流体的计算结果表明，这一模型具有比较简单、准确、参数的物理意义明确等优点。