石油套管损坏级别的评价技术研究

论文摘要

“石油套管损坏级别的评价技术研究”是中海油田服务股份有限公司提出了“油套管检测技术应用研究”项目中的重要研究内容之一。其研究的内容是针对套管在井下的变形损坏情况寻找套管产生不同形式的变形损坏的主要原因及其套管的受力状态,并给出不同变形程度套管所具有的承载能力。同时对于不同程度变形损坏的套管给予一系列判断能否继续满足采油生产技术指标要求的标准。本文首先研究了有限元仿真方法中2维8节点结构实体单元PLANE82、2维实体结构单元PLANE42、固体SOLID45单元等不同单元类型的运用。针对石油套管遭受失稳变形、弯曲变形、椭圆变形、单面挤扁变形以及缩径变形等损坏的不同形态选取与其适应的单元类型对套管各种损坏形式建立模型进行模拟仿真。在此基础上需要开发不同损坏形式的套管的ANSYS加载、计算命令流,同时也开发了ANSYS的后处理功能,对计算结果进行提取与整理,从而完成了套管损坏的仿真计算的整个过程。其次运用有限元分析计算套管不同的损坏形式,并对得到的数据结果进行分析,绘制套管损坏后变形量、承载能力以及所承受的外载荷等一一对应的关系曲线,结合套管材料的特性以及模拟实验得出的相关数据与油田实际生产中利用多臂测井仪MIT测得数据相比较,从中找出其承载能力、变形位移量等参数的变化规律。最后根据套管各种参数的变化规律结合实际生产中出现的情况,总结得出更符合实际生产、对实际生产有指导作用的套管损坏级别的评价标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 石油套管概述
• 1.2.1 套管类型及功能
• 1.2.2 套管井下承载情况
• 1.2.3 套管损坏的原因及形态
• 1.3 套管损坏研究现状
• 1.3.1 套管破坏理论研究现状
• 1.3.2 套管柱设计专家系统逐步形成
• 1.3.3 套管检测技术综合发展
• 1.3.4 计算机仿真方法的开始应用
• 1.4 课题的研究内容及技术分析
• 1.4.1 石油套管损坏机理仿真研究
• 1.4.2 探讨套管损坏级别的评价技术
• 第二章 套管失稳临界压力仿真
• 2.1 压杆稳定的概念
• 2.2 计算机仿真技术
• 2.3 有限单元方法
• 2.4 套管失稳临界压力的有限元仿真ANSYS 实现
• 2.4.1 套管失稳压力有限元仿真建模技术
• 2.4.2 套管失稳临界压力仿真的加载与求解
• 2.4.3 套管失稳仿真计算结果分析
• 2.4.4 套管失稳临界压力仿真变形过程
• 2.5 套管临界失稳损坏级别与评价
• 2.6 小结
• 第三章 套管弯曲变形仿真分析
• 3.1 套管弯曲变形概念
• 3.2 套管弯曲变形原因
• 3.3 套管弯曲变形的有限元仿真ANSYS 实现
• 3.3.1 套管弯曲变形有限元仿真建模技术
• 3.3.2 套管弯曲变形有限元仿真加载与求解
• 3.3.3 套管弯曲变形有限元仿真计算结果分析
• 3.3.4 套管弯曲变形仿真过程
• 3.4 套管弯曲变形损坏级别与评价
• 3.5 小结
• 第四章 套管椭圆承载能力仿真
• 4.1 套管椭圆变形概念
• 4.2 套管椭圆变形的原因
• 4.3 套管椭圆变形有限元仿真 ANSYS 实现
• 4.3.1 套管椭圆变形有限元仿真建模技术
• 4.3.2 套管椭圆变形有限元仿真模型的网格划分
• 4.3.3 套管椭圆变形模型的加载与求解
• 4.3.4 套管椭圆变形有限元仿真计算结果分析
• 4.3.5 套管椭圆变形仿真过程
• 4.4 套管椭圆变形损坏评价级别
• 4.4.1 不同规格套管椭圆变形损坏计算仿真结果
• 4.4.2 套管椭圆变形损坏评价级别
• 4.5 小结
• 第五章 套管单面挤扁承载能力仿真
• 5.1 套管单面挤扁的概念
• 5.2 套管单面挤扁变形原因
• 5.3 套管单面挤扁有限元仿真ANSYS 实现
• 5.3.1 套管单面挤扁有限元仿真建模技术
• 5.3.2 套管单面挤扁变形仿真模型的加载与求解
• 5.3.3 套管单面挤扁变形仿真计算结果分析
• 5.3.4 套管单面挤扁变形的仿真过程
• 5.4 套管单面挤扁变形损坏评价级别
• 5.5 小结
• 第六章 套管缩径变形承载能力仿真
• 6.1 套管缩径变形损坏形态
• 6.2 套管缩径变形的原因
• 6.3 套管缩径变形有限元仿真ANSYS 实现
• 6.3.1 套管缩径变形有限元仿真的建模技术
• 6.3.2 套管缩径变形有限元仿真模型网格划分
• 6.3.3 套管缩径变形有限元模型的加载与求解
• 6.3.4 套管缩径变形有限元仿真计算结果分析
• 6.3.5 套管缩径变形有限元仿真变形过程
• 6.4 套管缩径变形损坏评价级别
• 6.4.1 十一种套管缩径变形损坏承载能力仿真计算结果
• 6.4.2 套管缩径变形损坏评价级别
• 6.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢