水泥环性质对套管外载影响的模拟试验

在非均匀地应力作用下，含水泥岩蠕变使套管产生一个外挤力。在自制的真三轴模拟试验装置上进行了大尺寸真三轴模拟试验。试验结果表明，套管外挤力的分布是非均匀的，且随着时间的延长而增大；套管外载的分布为类椭圆形，经过较长时间趋于稳定值，其大小与地应力成正比。水泥环的弹性参数和泥岩含水量等对套管外载有一定影响。随水泥环弹性模量的增加，套管所受外载减小，且其非均匀性减小。水泥环厚度变化对套管外载无太大影响。     

水泥环性质对套管外载影响的模拟试验

在非均匀地应力作用下，含水泥岩蠕变使套管产生一个外挤力。在自制的真三轴模拟试验装置上进行了大尺寸真三轴模拟试验。试验结果表明，套管外挤力的分布是非均匀的，且随着时间的延长而增大；套管外载的分布为类椭圆形，经过较长时间趋于稳定值，其大小与地应力成正比。水泥环的弹性参数和泥岩含水量等对套管外载有一定影响。随水泥环弹性模量的增加，套管所受外载减小，且其非均匀性减小。水泥环厚度变化对套管外载无太大影响。     

蠕变地层中含缺陷套管外挤压力分布的数值模拟

将蠕变地层视为粘弹性体,分别采用Maxwell粘弹性模型和线性强化弹塑性模型,建立了含缺陷套管-水泥环-蠕变地层有限元计算模型,旨在应用数值方法模拟在地质和工程因素及其联合作用下含缺陷套管外壁所受蠕动压力的分布规律,并对这类套管抗非均匀载荷的能力进行了有限元分析.采用逐步超松弛(SOR)迭代法进行了计算,为加快收敛速度,计算程序支持最佳松弛因子的自动快速搜索.算例分析表明,非均匀地应力条件下,最大地应力方向上套管外挤蠕动压力最小,而最小地应力方向上套管外挤蠕动压力最大;磨损缺陷改变了均匀载荷下套管外挤蠕动压力的分布规律,磨损处蠕动压力明显增大;与非均匀载荷相比,磨损是影响套管外蠕动压力分布更为敏感的因素.该数值结果可为复杂条件下含缺陷套管强度设计提供理论指导.     

蠕变地层中含缺陷套管外挤压力分布的数值模拟

将蠕变地层视为粘弹性体,分别采用Maxwell粘弹性模型和线性强化弹塑性模型,建立了含缺陷套管—水泥环—蠕变地层有限元计算模型,旨在应用数值方法模拟在地质和工程因素及其联合作用下含缺陷套管外壁所受蠕动压力的分布规律,并对这类套管抗非均匀载荷的能力进行了有限元分析。采用逐步超松弛(SOR)迭代法进行了计算,为加快收敛速度,计算程序支持最佳松弛因子的自动快速搜索。算例分析表明,非均匀地应力条件下,最大地应力方向上套管外挤蠕动压力最小,而最小地应力方向上套管外挤蠕动压力最大;磨损缺陷改变了均匀载荷下套管外挤蠕动压力的分布规律,磨损处蠕动压力明显增大;与非均匀载荷相比,磨损是影响套管外蠕动压力分布更为敏感的因素。该数值结果可为复杂条件下含缺陷套管强度设计提供理论指导。     

流变地层地应力场中套管载荷的理论解

利用求解线性粘弹性问题的弹性粘弹性对应性原理,利用已有的弹性解,求得了考虑地层符合Kelvin流变规律的情况下,地应力场中套管载荷的理论解,并给出了松弛时间的解析表达式.研究表明,流变地层地应力场中套管载荷随时间变化,存在一临界时间,使得套管载荷有最值,当时间足够长时,粘弹性解与相应的弹性解一致.用套管弹性解定义的套管地应力载荷,稍低于流变地层中套管所受最大压力.因此在设计时,或者将弹性计算载荷适当增大,或者将安全系数适当增大,以保证套管安全.     

盐膏层油水井套管损坏机理研究

中原油田大部分油水井套管的损坏发生在盐膏层段,造成套管损坏的根本原因是盐膏层的蠕变.通过盐岩的三轴蠕变实验,建立盐岩变形的本构关系;通过数值模拟计算岩盐蠕变的速度、位移及作用在套管上的非均匀外挤力.     

影响套管挤压强度的主要因素

对影响套管极限外压的主要因素：径厚比、变壁厚、初始椭圆率和材料机械性质等进行了分析和计算．阐述了套管抗挤设计中的若干基本概念，并从理论上解释了有关公式中的若干系数，对套管抗挤计算提出了一些建议；其理论分析和计算方法可供实际使用．     

大庆泥岩的三轴蠕变试验研究

本文介绍了在华东石油学院钻井岩石力学实验室建立的岩石三轴蠕变试验装置以及部分大庆泥岩岩芯的蠕变试验结果,证明大庆泥岩蠕变服从非线性模式。试验研究表明,围压的减少(即地下应力差增大)将加速泥岩的蠕变,含水量对泥岩的蠕变特性影响特别大,水浸泥岩层将大大加快其蠕变速度。本文提出的由试验所建立的蠕变经验模式及本构方程,为定量分析在地应力作用下,套管的岩压外载依赖于时间的变化情况提供了科学的依据。     

深井套管抗挤强度分析及计算

根据弯曲梁理论,建立了套管柱受非均布外挤压力作用的力学模型;并应用解超静定问题的正则方程和力法准则对该力学模型进行求解,得到了在非均布外挤压力作用下套管圆周上的弯矩、剪力、轴力、应力和位移的分布规律。计算表明,在非均布外挤压力作用下,套管抗挤毁强度大大降低。该力学模型不仅可以解释深井套管挤毁机理,而且可以改进深井套管抗挤强度设计。     

互层状岩体的粘弹性流变模型及数值分析

以绿片岩和大理岩互层的层状岩体为研究对象,分别建立单轴轴向压缩荷载垂直和平行于层理时的两种互层状岩体粘弹性流变模型,采用有限差分程序FLAC3D对互层状岩体进行了单轴压缩蠕变试验的数值分析,将轴向应变的数值解与理论解进行对比,验证这两种模型的正确性.在数值分析中考虑大理岩夹层的体积分数、深度、条数和间距等对数值计算结果的影响.研究结果表明,轴向应变的数值解与理论解比较接近,说明提出的两种互层状岩体粘弹性流变模型是正确的.当进行单轴压缩蠕变试验的数值分析时,轴向应变理论解与数值解的误差随着大理岩夹层的深度、条数和间距等的改变呈规律性的增加或者减小.     

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．     

膨胀管技术及膨胀工具的改进与计算

膨胀管技术主要应用于优化井身结构、预防井壁掉块及坍塌、封堵高压层或低压漏失层、修补井中损坏的套管等,被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。但目前在国内油田现场试验中存在膨胀过程中膨胀工具易卡、膨胀后膨胀工具不易取出等问题,为此,本文对膨胀工具进行了改进,并进行了膨胀工具的优化设计计算,改进后的膨胀工具有望成为套损井修复的核心技术。     

水玻璃型壳在制壳流水线中的质量控制

根据水玻璃型壳在精密铸造中的质量标准和工艺原理，对水玻璃型壳在机械化制壳流水线中的质量控制进行了研究；从提高型壳质量出发，运用复合硬化制壳工艺，对水玻璃粘结剂、耐火粉料粒度、涂料搅拌与回性时间，硬化液的工艺要求等多种因素进行综合分析与控制。提出了运用综合控制的方法，减少生产中的随机因素，有效地控制产品质量的波动幅度，提高铸件质量，降低铸件废品率，对型壳的机械化生产具有指导作用。     

石油套管钻井中套管柱疲劳寿命实验研究

根据相似原理,在对比例试件进行多轴疲劳实验的基础上,采用Von Mises等效应力准则进行等效转换和修正,获得了石油套管管体疲劳寿命的预测模型;按照API SPEC STD 5B标准,将J55钢圆棒材料加工为偏梯形螺纹的牙型缺口试件,通过多轴疲劳实验和回归分析,获得了基于应力和应变的两参数和三参数模型以及类Manson-Coffin模型,可用来预测套管钻井螺纹接头的疲劳寿命;同时,还获得了预测误差在20%以内的石油套管钻井中套管柱疲劳寿命的预测方法。     

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。     

井下套管参数检测

研究了利用超声固井质量检测仪所采集的井壁信号数据进行套管参数（包括套管内径、椭圆度、厚度及套管接箍位置等）检测的原理及方法，可以图像的形式直观显示．理论研究和实际测井资料处理效果表明该方法是有效的，从而能充分发挥该仪器的多种功能，大大降低生产测井成本．     

带孔式机匣处理的某工业压缩机稳态与瞬态特性实验

将孔式机匣处理方式应用于某工业离心压缩机,并对其特性进行了一系列定常和非定常实验研究.在机匣处理孔的两端,叶顶37%弦长位置和无叶扩压器内布置了动态压力传感器,在压缩机的稳定和喘振工况点进行了动态压力测试.实验结果发现,相比于实壁机匣,采用机匣处理方式后压缩机的喘振裕度约增加了10%且整机效率基本无下降.以机匣孔两端脉动压力的变化量作为指标,用于评估机匣孔内的流动方向.在近喘振点,脉动压力突然增加,此时发生的是抽吸流动.在近堵塞点,脉动压力的突变意味着旁通流动的发生.对动压信号进行信号分析发现,该实壁机匣和处理机匣压缩机在喘振前发生的都是模态失速而非脉冲失速.相比于实壁机匣,引入处理机匣后模态先兆波由于叶顶和机匣孔的相互作用得到了延迟,其失速团传播速度略高于实壁机匣的传播速度.     

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。     

拉伸载荷作用下套管接头的特性分析

利用有限单元法轴对称模型，分析了8牙圆螺纹套管接头在拉伸载荷作用下的应力和变形，给出了负荷和各应力沿轴向的分布规律．     

盐膏层段高抗挤厚壁套管的开发与应用

对中原油田套管损坏情况及规律进行分析,得出了套管损坏主要原因是现有套管无法抵抗盐膏层段的巨大外挤力的结论。对开发出的TP130TT高抗挤厚壁套管性能进行论证。该套管现场应用情况达到了预期的目的,取得了很好的效果,解决了中原油田盐膏层段套管强度不足的难题。