朝阳沟油田地应力与套管损坏研究

论文摘要

朝阳沟油田作为注水开发的低渗透油田,自1990年出现第一口套损井以来,套损井数逐年增多。针对这一问题,本文从套损点深度、类型、层位、注采比等八个方面对油田的套损状况进行了统计分析,发现套损点主要集中在油层,以变形为主,并且套损井数随着注水压力逐年升高,套损井数也在增加,注水压力下降,套损井数也相应减少。进而,准确地评价注水压力与套管损坏的关系,将对该油田今后注水开发及套管预防有着重要的意义。因此,本文应用压裂及粘滞剩磁定向、差应变分析及声发射法试验方法,确定了朝阳沟地区三向主应力的大小及方向,并以此为基础,根据岩体失稳判断准则,计算了朝阳沟油田防止地层滑移的临界注水压力。给出了考虑初始破裂压力和上覆岩层压力两个因素时该油田注水压力的计算方法,为油田合理控制注水压力,防止套管损坏提供了理论依据。此外本文对注水压力与套管损坏的关系进行了重点分析。以流固耦合理论为基础,应用有限元分析方法,综合考虑了井间的干扰,利用数值模拟有限元软件,模拟了不同渗透率条件下孔隙压力和渗流压力的分布,得到了套管Mise应力随注水压力增加而增大的变化关系。本文还结合朝阳沟油田油层上、下部位存在软弱层的地质发育特点,模拟了软弱面存在时套管变形情况,发现当油层上、下部位同时存在软弱面时套管的变形位移最大。通过对套管受力的模拟,提出了防止油层憋压,控制注水压力,及加强存在软弱面的油层部位套管强度的预防措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 油田套损状况及机理研究
• 1.1 朝阳沟油田套损状况
• 1.2 套损影响因素分析
• 1.3 研究区块套损机理分析
• 第二章 地应力研究与计算
• 2.1 地应力有关概念
• 2.2 垂向地应力计算方法
• 2.3 水平地应力的计算方法
• 2.3.1 地应力大小及构造应力的确定
• 2.3.2 地应力方向的确定
• 第三章 破裂压力及注水压力的确定
• 3.1 地层破裂压力概念
• 3.2 地层破裂压力理论计算方法
• 3.2.1 Terzaghi 模式
• 3.2.2 史蒂芬模式
• 3.2.3 黄荣樽模式
• 3.3 实际破裂压力计算
• 3.3.1 岩石抗拉强度的室内试验
• 3.3.2 破裂压力及允许最高注水压力计算
• 3.4 防止套管错断的极限孔隙压力研究
• 3.4.1 套管错断的内在条件
• 3.4.2 高压注水是地层滑动的外部条件
• 3.4.3 岩层失稳的判别及极限孔隙压力确定
• 3.5 防止套管错断实际注水压力确定
• 第四章 注水引起地层应力及对套管作用力变化模拟研究
• 4.1 地层与套管应力有限元分析模型
• 4.2 地层与套管应力有限元分析理论
• 4.2.1 渗流理论
• 4.2.2 三维多孔介质流固耦合系统的有限单元格式
• 4.3 模拟计算
• 4.3.1 物理模型的建立
• 4.3.2 渗流场分析
• 4.3.3 地应力与套管应力分析
• 4.2.4 岩层中存在软弱面对套损的影响模拟分析
• 4.4 减缓套管损坏预防措施
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要