利用VB对非均匀地应力情况下油井套管形变的研究

论文摘要

油田的油井套管变形损坏每年给油田造成很大的损失,并且严重地影响了油田的正常开采作业。其中尤以因地层蠕变所产生的非均匀地应力作用于套管所产生的损坏最为普遍。开展非均匀地应力作用于套管所产生的损坏机理研究,对于延长在役套管的使用寿命,意义重大。本文依据非均匀地应力通过水泥环作用于套管上的外载近似为椭圆形这一结论,利用大港油田港西地区的地质参数研究得出了港西地区油田套管的外载与地层深度的关系表达式,为今后相关领域的进一步研究提供了计算依据；利用ANSYS软件建立了油田常用套管(钢级J55、N80以及各种不同壁厚)的有限元模型,对其在椭圆外载作用下的套变和所受应力状况进行了模拟分析,并引入等效破坏载荷的概念,使得椭圆形外载的大小有了一个量化的判定标准；最终得出了各型套管的极限承载能力及变形情况,并得出结论：油田套管损坏的主要原因是套管结构的屈曲变形而非材料的屈服；在套管变形分析的基础上,模拟了其修复过程,提出了套管可修复的建议。在研究得出的数据基础上,利用Visual Basic软件,编制了一个较为清晰直观的油井套管受力形变的Windows窗口型分析软件,将各种参数的设置以及有限元模型的建立全部转入后台进行,大大节省了分析时的操作步骤,可以使非专业或者不熟悉ANSYS软件的人员也能够快速准确地了解具体某口油井的套管受力形变情况,对实际的油田生产工作具有重要的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及相关背景
• 1.2 套变研究领域的现状及发展
• 1.3 套管损坏因素
• 1.3.1 地质因素
• 1.3.2 工程施工作业因素
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 非均匀地应力作用下大港地区套管外载计算表达式
• 2.1 大港油田地区水平极值地应力的计算
• 2.2 非均匀地应力作用下套管受力形式
• 2.3 实验测量非均匀地应力作用下套管屈服时的外载分布
• 2.4 外载分布函数的确定
• 2.5 本章小结
• 第三章 套管的临界载荷与临界位移
• 3.1 ANSYS有限元分析软件
• 3.2 有限元模型的建立及所用单元属性
• 3.3 所要分析的套管类型及其材料属性
• 3.4 建立有限元模型
• 3.5 5.5时套管临界位移及应力
• 3.5.1 较小面积受力时的情况
• 3.5.2 较大面积受力时的情况
• 3.6 7时套管临界位移及应力
• 3.6.1 较小面积受力时的情况
• 3.6.2 较大面积受力时的情况
• 3.7 云图分析结果
• 3.8 模拟结果汇总
• 第四章 套管形变后的修复模拟
• 4.1 模拟时建立模型及修复工具
• 4.2 5.5时套管修复模拟
• 4.2.1 钢级J55时的情况
• 4.2.2 钢级N80时的情况
• 4.3 7时套管修复模拟
• 4.3.1 钢级J55时的情况
• 4.3.2 钢级N80时的情况
• 4.4 修复模拟结果汇总
• 第五章 VB调用非均匀椭圆外载作用下套管形变ANSYS分析程序
• 5.1 VB软件及APDL简介
• 5.1.1 VB简介
• 5.1.2 APDL简介
• 5.2 VB对ANSYS的调用
• 5.2.1 VB调用程序介绍及其使用
• 5.2.2 VB调用程序的设计
• 5.3 计算生成文件的处理
• 5.4 软件使用时的注意事项
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附录