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。     

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。     

粘砂套管胶层厚度对相对声强的影响研究

根据黏砂套管声波传播模型,推导了考虑胶层厚度影响的黏砂套管固井质量评价的相对声强公式,并分析了黏砂套管相对声强受胶层厚度影响的原因及其变化规律。研究结果表明,黏砂套管的相对声强随胶层厚度的增加而减小,这说明胶层的存在会对相对声强的结果产生偏差,而实际声幅测井中这种偏差可能引起固井质量的误判。为建立考虑胶层厚度影响的黏砂套管固井质量评价修正方法提供理论基础。     

致密油压裂套管变形应力特征数值模拟

中国非常规油气资源丰富,是重要的接替资源之一,但由于其储层的致密性,主要通过大规模体积压裂获得工业生产油气流,压裂过程中套管发生复杂的应力变化特征,油气井套管变形也越来越严重,目前对于套管内外壁、射孔簇间、段间等特征的认识尚不清晰。为此,基于压裂特点,提出数值模拟方法,利用实际典型套变井的压裂参数进行模拟和验证。结果表明：在压裂和返排阶段,射孔孔眼处均产生应力集中,但应力梯度变化不大;返排时在射孔簇间套管段与射孔同轴线方向的外壁形成高度应力集中,存在发生椭圆形变形危险;射孔段到射孔簇间段过渡区间,等效应力存在突变拐点,压裂阶段先突减后骤增,返排阶段先突增后骤减,返排时该段剪切应力集中达到峰值,易发生剪切破坏,形成套管错断。压裂阶段水泥环除在射孔孔眼处形成应力集中外,在射孔簇间段的水泥环的环向截面在轴线方位也存在较高的应力分布,造成水泥环一定程度的破坏,返排时水泥环破坏程度被加强,套损率较高。在相同压裂排量条件下,适当提高射孔簇长度、缩短射孔簇间距离、缩短压裂段间距能够有效提高套管的安全性,三塘湖M56区建议Φ139.7 mm P110套管射孔簇长度为1.5～3.0 m,射孔簇间距小于1...     

偏心情况下方位声波固井质量评价测井数值模拟研究

在水平井或大斜度井段,套管和测井仪器由于重力作用通常存在向下偏心的现象,这会对方位声波固井质量评价仪(azimuthally acoustic bond tool, AABT)的测量响应造成干扰,使其不能有效判别水泥窜槽方位。利用三维有限差分算法分别模拟了仪器偏心和套管偏心情况下方位声波固井质量评价仪的测量响应,分析了偏心距离与各方位接收波形幅度之间的关系,并在此基础上提出了一种水泥窜槽方位测量校正方法。数值模拟结果表明：仪器偏心对AABT测量响应影响很大,难以从首波幅度分布曲线中直接获取水泥窜槽的方位。基于仪器偏心时在自由套管条件下的响应特征,可以实现对仪器偏心效应的校正。从校正后的首波幅度分布曲线中,可以准确地获得水泥窜槽的方位。套管偏心对AABT测量响应影响很小,通常可以忽略。研究成果为之后AABT实际资料的处理奠定了理论基础。     

高强方钢管高强混凝土柱-钢梁套管环板节点有限元分析

目的 研究一种新型方钢管混凝土柱与钢梁套管环板节点,以解决T型连接件与柱壁分离的现象以及外环板在外荷载作用下对节点承载力贡献不足的问题.方法 采用ABAQUS对节点在低周往复荷载作用下的力学性能进行有限元分析.研究轴压比、梁柱抗弯承载力比值、套板高度、套管厚度等参数对该新型套管环板节点受力性能的影响.结果 套管环板节点...     

肋对套管内导热和对流耦合换热的影响

数值模拟了带均布纵肋同心套管内的三维导热和对流耦合换热,研究了肋高及肋数对摩擦阻力系数和平均Nusselt数(Nu)的影响.结果表明,肋高和肋数的变化对摩擦阻力系数和平均Nu都有显著影响,平均Nu随着肋数的增加有最大值;入口段Nu随肋高的增大而增大,充分发展段的Nu也随着肋高的增大而增大.     

双层套管井中界面胶结差时单极全波响应特征的对比

通过实轴积分和有限差分相结合,计算双层套管井不同界面胶结差时单极子声源激发的套管波、井孔伪瑞利波以及斯通利波的响应特征。结果表明：第Ⅰ界面胶结差时套管波的到时最早,其次是第Ⅲ界面,第Ⅱ界面和第Ⅳ界面胶结差时套管波到时较晚;从套管波的幅度特征观察,在各个界面胶结程度一致时,第Ⅰ或第Ⅲ界面胶结差时套管波的幅度较强,第Ⅱ界面和第Ⅳ界面胶结差时套管波的幅度较弱,理论计算结果与现场测量结果一致。不同界面胶结差时井孔伪瑞利波和斯通利波的响应也有明显差异,随着不胶结界面距离井轴越远,伪瑞利波的频散曲线逐渐向低频偏移;且在同一胶结状况下套管井中伪瑞利波的截止频率随地层横波速度的降低明显向高频移动,这一响应特征与裸眼井下的变化规律不同。在复杂的双层套管固井质量评价中,可结合井孔模式波的频散特征为判断各个界面的胶结状况提供参考。     

基于尾流振子模型的套管涡激振动响应研究

针对PIP(Pipe In Pipe)系统(套管)的涡激振动问题,开展了对PIP系统在涡激振动作用下的动力学响应研究,分析了在涡激振动作用下不同无因次波数、内外管道直径比、连接层刚度以及张力对海洋立管位移响应的影响规律。研究基于Euler-Bernoulli双梁理论,采用尾流振子模型,建立了动力学模型,利用谐波平衡法求得内、外管道的振动响应表达式。结果表明,在不同无因次波数的作用下,套管的振动存在不稳定现象,在七阶模态时,管道的振动出现单一频率的振动现象;在高频率比区域,随着无因次连接层刚度的增大,内、外部管道的位移均呈现先减小后增大的趋势,并且逐渐趋于稳定;张力对外部管道位移的影响相对复杂,内部管道的位移随张力的增大呈现减小的趋势。     

螺旋射孔条件下地层破裂压力的数值模拟研究

水力压裂技术已经在低渗地层的石油天然气开采中得到广泛的应用,螺旋射孔是该技术中的常用措施,在此条件下地层的破裂压力是影响施工成功率和效果的重要因素之一.采用三维有限元方法对螺旋射孔条件下地层的破裂压力进行了研究,建立了套管完井(考虑水泥环及套管的存在)情况下井筒及地层的三维计算模型,首先计算和分析了定向射孔时不同的射孔密度和射孔方向角对地层的破裂压力的影响,与前人的实验结论进行了比较,在此基础上,进行了螺旋射孔条件下不同射孔方位角、相位角以及射孔密度对地层破裂压力的影响的研究,通过数值模拟的结果,给出了螺旋射孔对地层破裂压力的影响规律,可作为进一步研究螺旋射孔条件下的裂缝扩展规律的基础,同时对压裂设计和实际压裂施工中螺旋射孔参数的选取给出了具体的建议.