深层气井压裂管柱应力的有限元分析

针对深层气井压裂管柱在高压大砂量条件下的失效问题,应用有限元方法对压裂管柱进行力学分析,得到了应力分布情况,为井下压裂工具的合理设计提供一定的理论依据.     

油井管特殊螺纹力学损伤与控制研究进展

油井管螺纹失效是目前油气田开采作业中常见且难以治理的事故之一,这一情况不仅制约开采进度,而且威胁井下安全。普通螺纹存在密封性能差、承载能力低、抗腐蚀能力弱等问题。主要从疲劳失效、密封失效、腐蚀失效三个方面阐述了油井管特殊螺纹接头力学性能的研究进展以及控制方法。在介绍油井管特殊螺纹接头发展历史进程的基础上进一步阐述目前油井管特殊螺纹接头的发展情况,指出当下中国油井管特殊螺纹研究所存在的不足,并提出油井管特殊螺纹力学性能未来研究的新方向。     

吉木萨尔二叠系致密油岩石力学特性参数分析与压裂对策

致密油岩石力学特性是影响压裂裂缝形态和压后效果的重要影响因素,围绕吉木萨尔二叠系致密油压裂水平井裂缝缝网是否形成,缝高是否受限等问题,开展了三轴应力实验与岩石力学特性参数分析,同时结合微地震裂缝监测,从高力学强度层、岩石脆性、两向应力差、天然裂缝发育等方面分析了裂缝扩张形态及影响因素,在此基础上,进一步提出了针对性的致密油压裂对策。     

油气井杆管柱力学在微米/纳米系统中的应用前景

油气井作业中的杆管柱在充满流体的狭长井筒内工作,在各种力的作用下,处于十分复杂的变形和运动状态;油气井杆管柱力学已经初步形成系统,并在石油工程上得到了越来越广泛的应用。随着碳纳米管材料和微机械在现代应用科学领域的异军突起,在该领域中也遇到了类似的杆管柱强度和作业问题。本文基于对油气井杆管柱力学的认识和理解,从跨学科应用的角度出发,探索油气井杆管柱力学在微机械和碳纳米管领域的应用前景。     

三维弯曲水压裂缝力学模型及计算方法

大多数水力压裂裂缝是弯曲的，但以往的水力压裂模型都不能同时模拟裂缝的弯曲和止裂，文中建立了一种新的三维水力压裂模型，它可以计算模拟裂缝的弯曲和止裂。同时建立了与三维水力压裂模型相对应的计算方法，在给定压力分布条件下，利用Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ多项式的性质简化积分方程的求解，并计算裂缝宽度。     

短壁开采覆岩关键层的力学分析

针对短壁开采中的覆岩关键层的岩性和结构特征,对短壁开采覆岩关键层进行了力学分析,推导了相应的关键层变形关系式,得到了各种开采参数下关键层的变形,提出了有效控制关键层下沉的措施。为短壁开采设计和地表沉陷预计提供了参考依据。     

理论力学例题新解

本文对哈尔滨工业大学主编，第6版《理论力学》教材的一道静力学例题用一更简便的方法进行了求解，以便读者养成一题多解的习惯。     

理论力学教学与素质教育

主要阐述了理论力学教学与素质教育的关系.指出素质教育观下理论力学教学必须坚持以学生为教学主体的原则,概括了理论力学教学在素质教育方面的作用以及一些为适应素质教育的教学改革.     

Mathematica在理论力学教学中的应用

理论力学是很多理工科专业开设的一门必修基础课。理论力学知识内容具有高度的抽象性特点,涉及复杂的高等数学计算。将Mathematica软件引入理论力学教学能简化复杂的高数计算,方便物理图像展示,优化教学过程并提高教学效果。以轻质弹簧连接的两质点的运动和欧拉角为例,讨论Mathematica的符号数值计算和可视化实现在理论力学教学中的运用,探讨如何运用Mathematica软件辅助理论力学教学。     

塔河超深水平井分段压裂管柱力学分析方法

塔河油田顺托顺南区块奥陶系油藏储层属于超高温超高压超深的缝洞型油藏,由于直井难以实现高效开发,需要采用水平井分段改造技术,实现一井多缝洞体同时开发以提高效益。针对超深水平井压裂管柱温度高、施工压力大,受力复杂等特点,建立了超深水平井分段压裂管柱力学分析模型,并根据不同压裂阶段受力特征,提出了不同压裂工况下管柱力学分析方法。依据所建立模型,以塔河油田顺南某井为例,对分段完井管柱设计进行了不同压裂工况下受力分析,针对发现问题进行了管柱优化,提高了管柱安全性能。分析结果也表明,该模型为超深水平井分段压裂管柱安全校核和优化设计提供了理论依据和方法。     

连续油管压裂技术进展(英文)

常规过螺纹链接油管压裂技术在准确压裂定位、多层段隔离、裂缝有效封隔以及作业程序上存在局限.这里介绍了三种过连续油管压裂新工艺,并对各压裂工艺作用机理、工艺特征、存在的问题和局限性、今后发展中亟需解决的难点以及发展趋势进行了综述及探讨.与常规压裂工艺相比,连续油管压裂技术更加适应于不同类型油气藏增产改造的需要.在连续油管压裂现场应用过程中,配套连续油管井下工具、压裂液体系、压裂施工设计以及选井选层是确保工艺成功的关键;连续油管装备及可靠性依然是降低井下作业风险,减少作业失败的焦点.连续油管压裂技术潜力巨大,应当得到进一步应用与加强,以逐渐取代常规压裂技术.     

大泵油管防喷工艺管柱作业安全性

为解决Φ70 mm及以上抽油机井起下杆管过程中的防喷安全性隐患,优化设计了防喷脱接器结构,攻关形成了抽油机井大泵油管防喷技术,并结合理论分析及数值模拟方法建立了此工艺管柱作业过程防喷安全性评价方法。首先,通过数值模拟手段分析了防喷脱接器对接过程的使用强度。然后,开展了起抽油杆过程防喷脱接器密封系统的强度和密封性能研究,结合抽油杆起下过程工艺管柱的屈曲行为分析结果获得了防喷工具的防喷压力界限,其数值约为30.85 MPa。最后,结合起抽油杆过程中工艺管柱的受力特点,建立了该防喷工艺管柱作业过程防喷安全性评价方法,设计了其作业过程防喷安全性评价图版,实现了其作业过程防喷安全性的量化评价。研究成果可为不压井作业安全性提供理论依据。     

高产气井油管柱双重非线性流致振动模型研究

针对高产气井流体流动诱发油管柱振动引起的破坏问题,采用微元法、能量法结合哈密顿变分原理建立油管柱纵横向耦合非线性流致振动模型,基于弹塑性体接触碰撞理论,建立油套管非线性接触碰撞模型,并将其引入流致振动模型中,得到高产气井油管柱双重非线性流致振动模型。采用有限元法和Newmark-β法求解油管柱的双重非线性流致振动模型,与文献的实验数据和只考虑接触碰撞单非线性模型计算结果对比,验证了本文所建立的油管柱流致振动模型的正确性和优越性。根据现场高产气井参数,采用相似原理,开展了气井油管柱流致振动模拟试验,测得油管柱振动响应数据,与理论模型计算结果对比,再次验证了油管柱双重非线性流致振动模型的正确性。所建立的非线性流致振动模型可为高产气井油管柱安全设计提供有效的分析工具。     

水平井多封隔器管柱力学分析及安全评价

针对水平井多封隔器管柱在井下多种载荷的共同作用下易引起管柱失效的安全问题,基于力学研究中的多杆件的多次超静定结构,引入力法对多封隔器之间管柱进行受力分析,同时考虑温度效应、活塞效应、鼓胀效应和螺旋屈曲效应的影响,建立考虑多封隔器影响的轴向力数学模型;在此基础上建立多封隔器管柱力学安全强度评价准则和封隔器控制信封失效判断方法,对现场水平井多封隔器管柱进行力学分析和安全评价。研究结果表明,建立的考虑多封隔器影响的轴向力数学模型计算结果大于常规不考虑多封隔器影响时轴向力,若不考虑多封隔器的影响将低估多封隔器管柱的轴向力,而造成管柱受力危险;同时对管柱危险位置和封隔器进行安全评价,得到了酸化作业时油压和套压的综合控制参数,以期为水平井多封隔器管柱安全工作参数的优化设计提供理论依据。     

连续油管作业过程中的张力与控制

连续油管作业过程中,经历了多次拉直和弯曲,产生弹性或塑性变形。应用力学分析方法求解连续油管在滚筒上缠绕或释放时,其截面弯矩、轴力、张力和滚筒扭矩,并应用实例计算,求证了滚筒恒扭矩驱动模式,连续油管在同一缠绕层半径时恒定张力模式。研究结论对连续管滚筒控制设计和工程应用有较好的指导意义。     

陇东地区煤层气井油管柱腐蚀机理研究

煤层气井油管柱腐蚀导致的管柱穿孔和频繁卡泵是制约陇东地区煤层气资源开发的关键因素,确定煤层气井油管腐蚀形貌特征与产物成分,查明其腐蚀机制对于气井管材选型、防护措施改进意义重大。利用扫描电镜(SEM)及二次电子图像(SE)、背散射图像(BSE)对油管柱腐蚀产物膜形貌进行微观表征,采用能谱分析(EDS)标定腐蚀产物元素类型及含量,并通过X射线衍射分析了腐蚀产物的矿相,在此基础上提出本区煤层气井油管腐蚀机理及防护措施:本区煤层气井N80油管钢在高矿化度Cl~-、HCO_3~-地层水环境发生强烈CO_2腐蚀作用,形成多层结构腐蚀产物(FeCO_3)膜,由于腐蚀产物膜与金属基体结合强度低,在井筒流动介质冲刷下易发生剥离,且腐蚀产物膜疏松多孔致密性差,Cl~-易穿过产物膜接触金属基体,形成自催化腐蚀电偶,加速局部阳极溶解,生成大量点蚀坑,加剧了腐蚀穿孔伤害程度。选择含3%Cr油管材、加缓蚀剂(原油)与射孔完井是实现本区煤层气井油管柱整体腐蚀防护的可行措施。     

陇东地区煤层气井油管柱腐蚀机理研究

煤层气井油管柱腐蚀导致的管柱穿孔和频繁卡泵是制约陇东地区煤层气资源开发的关键因素,确定煤层气井油管腐蚀形貌特征与产物成分,查明其腐蚀机制对于气井管材选型、防护措施改进意义重大。利用扫描电镜（SEM）及二次电子图像（SE）、背散射图像（BSE）对油管柱腐蚀产物膜形貌进行微观表征,采用能谱分析（EDS）标定腐蚀产物元素类型及含量,并通过X射线衍射分析了腐蚀产物的矿相,在此基础上提出本区煤层气井油管腐蚀机理及防护措施：本区煤层气井N80油管钢在高矿化度Cl^-、HCO₃^-地层水环境发生强烈CO₂腐蚀作用,形成多层结构腐蚀产物（FeCO₃）膜,由于腐蚀产物膜与金属基体结合强度低,在井筒流动介质冲刷下易发生剥离,且腐蚀产物膜疏松多孔致密性差,Cl^-易穿过产物膜接触金属基体,形成自催化腐蚀电偶,加速局部阳极溶解,生成大量点蚀坑,加剧了腐蚀穿孔伤害程度。选择含3% Cr油管材、加缓蚀剂（原油）与射孔完井是实现本区煤层气井油管柱整体腐蚀防护的可行措施。     

注CO_2采油井油管柱腐蚀速率预测

针对注CO_2采油井生产中油管柱存在的腐蚀现象,开展了注CO_2采油井不同阶段的油管腐蚀规律研究。对油管柱CO_2腐蚀进展进行了概述,基于动力学原理与金属的电化学腐蚀理论,考虑油气生产过程的产液量、含水率、井口温度、生产压差、流体流速等因素,得到油管内温度压力分布,研究了CO_2采油井油管腐蚀速率预测方法。对实例井的油管柱腐蚀速率做出了预测,并开展主控因素下油管柱腐蚀速率随时间、井深的变化规律研究。结果表明,在整个吞吐周期中,油管腐蚀主要发生在生产阶段。腐蚀情况预测结果与现场实测腐蚀情况吻合较好。