油层出砂引起采油套管损坏的力学分析

基于普氏自然平衡拱理论，并考虑套管与地层的相互作用，对空洞的形态进行了分析，得出出砂空洞的顶部压力拱形状为抛物线，给出了油层出砂形成空洞后淘空段套管所受轴向力的计算公式。将套管损坏近似看成两端固定压杆的失稳弯曲，建立了套管失稳破坏与出砂量之间的关系，并分析了不同的钢级和壁厚对套管发生失稳破坏时出砂量的影响，指出对于出砂严重的油田，其油层段应尽量使用高强度、大壁厚的套管。该研究不但有助于严重出砂油田的套管设计，而且在实际生产中还可以通过监测出砂量来判断套管是否已发生损坏，从而保证采取及时、有效的防砂方法，达到防止套管损坏的目的。     

油层出砂引起采油套管损坏的力学分析

基于普氏自然平衡拱理论,并考虑套管与地层的相互作用,对空洞的形态进行了分析,得出出砂空洞的顶部压力拱形状为抛物线,给出了油层出砂形成空洞后淘空段套管所受轴向力的计算公式.将套管损坏近似看成两端固定压杆的失稳弯曲,建立了套管失稳破坏与出砂量之间的关系,并分析了不同的钢级和壁厚对套管发生失稳破坏时出砂量的影响,指出对于出砂严重的油田,其油层段应尽量使用高强度、大壁厚的套管.该研究不但有助于严重出砂油田的套管设计,而且在实际生产中还可以通过监测出砂量来判断套管是否已发生损坏,从而保证采取及时、有效的防砂方法,达到防止套管损坏的目的.     

注水地层的变形对套管损坏的影响

油田在注水驱油过程中,高压注水改变了原有的地层压力的平衡,导致地层（或储层）应力场的改变和重新分布。本文首先建立了高压注水时地层渗流的流固耦合模型,然后针对某一特定注水地层进行变形分析。计算的结果表明,在高压注水时,地层在水平方向产生挤压变形,在竖向方向出现明显的张拉,整个地层会发生向上隆起的变形。而地层的这种变形恰恰是导致置于其中的油水井套管出现剪切和拉伸损坏的直接原因。     

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。     

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?     

蠕变地层套管等效破坏载荷分析

蠕变地层套管损坏的主要原因是套管外壁受到蠕变地层的非均匀载荷作用，套管本体抵抗非均匀载荷能力远远低于套管抗挤强度而产生缩径变形。通过分析蠕变地层套管非均匀载荷的分布形式，并考虑在该非均匀载荷作用下套管的强度特征及固井水泥环力学性能对套管抗非均匀载荷影响的基础上，采用有限单元法，分析了蠕变地层套管本体、固井套管组合体的等效破坏载荷。结果表明，非均匀载荷作用下套管的抗载能力迅速下降，提高固井水泥性能，切实保证固井质量将显著提高套管抵抗非均匀载荷的能力。     

蠕变地层套管等效破坏载荷分析

蠕变地层套管损坏的主要原因是套管外壁受到蠕变地层的非均匀载荷作用,套管本体抵抗非均匀载荷能力远远低于套管抗挤强度而产生缩径变形.通过分析蠕变地层套管非均匀载荷的分布形式,并考虑在该非均匀载荷作用下套管的强度特征及固井水泥环力学性能对套管抗非均匀载荷影响的基础上,采用有限单元法,分析了蠕变地层套管本体、固井套管组合体的等效破坏载荷.结果表明,非均匀载荷作用下套管的抗载能力迅速下降,提高固井水泥性能,切实保证固井质量将显著提高套管抵抗非均匀载荷的能力.     

胡状油田套管损坏防治研究

油田开发的后期,井况恶化严重制约着油田开发水平.通过对胡状集主力区块胡五块套损井进行分析研究,提出的防治对策,为非均质复杂断块油田延长和治理井况恶化提出解决方法。该技术思路和方法对于同类复杂断块油田治理井况恶化、延长油水井使用寿命有很好的指导意义。     

套管损坏的验证与封堵方法

总结分析了东辛油田老井套管破损原因及表现特征，提出了解决套管损坏的方法。     

国内外套管损坏原因和检测修复措施调查

本文较详细地调查了造成油田套管损坏的各种原因，指出其原因主要有地质因素、技术因素等几方面．从理论和实际两方面阐述了套管损坏的预报和损坏部位、损坏程度的检测方法．介绍了各大油田修复各种形式损坏的套管的修复方法，目前所采用的预防措施．     

应用流固耦合理论研究套损机理

根据油藏渗流与变形耦合作用理论,应用三维有限元模拟软件,对注水井泄压过程中井底套管内流体压力与地层中孔隙压力巨大压差导致套管外载的增加进行计算模拟.以实测岩石和套管强度参数为依据,采用调整地层压力、渗透率、有效厚度等条件,对不同泄压速度产生的压力变化规律进行了研究.研究结果表明,在其他地层条件都相同的条件下,渗透率越低,放喷相同流量时套管承受的挤压力越大;压差越大,套管承受的挤压力越大.由泄压与套管挤压力关系图版可以确定注水井作业、测试、洗井等过程中的允许泄压速度界限,控制该界限能防止套管损坏.     

疏松砂岩出砂油藏套管发生破坏校核方法的确定

在疏松砂岩油田开发过程中,油井出砂引起套管变形现象经常发生。本文从临盘采油厂出砂井的套管损坏现状及规律着手,分析油藏出砂后形成空洞的特征,根据岩层出砂形成空洞形状,确认套管在地层承受三向应力状态,根据套管在岩层中力学状态,引用了《滩海管道系统技术规范》中管道屈曲破坏的条件,首次提出了为疏松砂岩油藏出砂井套管发生变形的一种校核计算方法。     

基于地层流变通式的套管载荷研究

我国流变性地层套管损坏严重,准确了解流变地层套管外载及其影响因素对套管强度设计具有重要意义。为此,基于地层流变通式,采用拉氏变换法对均匀地应力下流变地层位移方程进行了求解,建立了流变地层套管外载荷计算的新方法,分析了不同元件组成的流变模型对套管初始及最终载荷的影响规律。结果表明地层为三个或三个以下元件组成的流变模型时,套管初始载荷为流变模型中不与黏性元件或塑性元件直接并联的弹性元件所产生的套管载荷,最终载荷等于模型中所有弹性元件共同作用产生的载荷。研究成果对流变地层套管设计、延长套管使用寿命及降低套损发生率有一定的指导作用。     

新立油田套管防砂技术研究与应用

主要从岩土力学角度分析了新立油田油井出砂原因,分析了地层、井况、开发等方面给油田带来的危害,油田油井出砂严重,将导致油井作业频次增加,检泵周期短,油井停产,严重制约了油田的生产。对出砂机制及套管防砂工艺进行研究,开发出新型套管防砂工艺管柱。对这一新型防砂技术进行了实证数据分析,分别介绍了单纯出砂油井、含少量泥浆的出砂油井、含大量泥浆的出砂油井等的使用情况,并分析了其经济效益。统计表明,其降低了维护性作业次数,延长了检泵周期。     

体积压裂套管剪切变形载荷分析及强度设计

页岩气开发过程中井筒穿越天然裂缝/断层,体积压裂时天然裂缝/断层容易被激活,导致套管剪切变形,套管内径缩小,井下工具无法下入。目前对套管剪切变形条件下的受力分析较少,现有研究主要采用套管Mises应力屈服准则判断套管失效,该准则对于套管大剪切变形问题已不适用。为探究天然裂缝/断层滑移导致的套管剪切变形问题,建立套管-水泥环-地层组合体有限元模型,对位移载荷作用下的套管力学行为进行研究。分析了各因素对套管受力及缩径量的影响,并提出套管缩径量与应力相结合的套管外载设计方法。研究结果表明:套管剪应力及Mises应力随地层滑移量增大而增大,在10 mm滑移量作用下,套管Mises应力已超过屈服强度,建议采用剪切载荷进行强度校核;套管缩径量主要集中在距离滑移面1 m范围内,套管局部区域出现膨胀现象;考虑套管变形量的载荷设计可以有效防止体积压裂过程中套管变形导致压裂工具无法下入的问题。     

土层错动时油田套管损伤分析

套管-水泥环-土体模型中,水泥环与土体采用实体建模,并且二者之间的相互作用采用接触进行模拟。套管与水泥环之间采用共节点固定。采用有限元分析软件ADINA对模型进行实现。有限元模型考虑了材料非线性、几何非线性,采用位移荷载模拟土层间的相对运动。根据不同土层错距下套管的最大应变分析了土层错距对套管的受力影响。     

防止套管损坏的允许压力界限的确定

为了控制套管损坏,结合大庆油田南二区构造特征建立了数值模拟模型,应用STSA有限元软件包,模拟了该区地层压力与流动压力界限,地层形变与地层压力的变化关系、单井流动压力与地层形变的关系等,分析了影响套管损坏的基本因素。根据所研究的成果,对该区采取了相应套管损坏治理措施。