高陡构造下套管损坏机理及优化设计

论文摘要

套管损坏的严重性无论是在国内还是国外均已引起高度重视,针对套管损坏的研究成果已有很多,在国内外研究成果的基础上,论文针对高陡地质条件下地层滑移、蠕变对套管的损坏,以及在此情况下如何更好的选择经济实用的套管进行了模拟、分析和设计;论文采用ANSYS分别对地层滑移引起的套管损坏、岩石蠕变作用下引起的套管损坏进行研究,在此研究过程中通过建立实体模型,并加以相应的载荷和约束条件进行模拟、分析,在对地层滑移引起的套管损坏研究过程中,采用ANSYS中的接触模块有效地模拟出套管和岩体之间的相互作用,获得了地层倾角、摩擦系数与套管上产生应力的关系;同时论文采用ANSYS中的蠕变模块计算并获得了岩石蠕变情况下,蠕变时间与套管上产生的应力、位移的关系,另外,在分析套管损坏的基础上,论文对如何有效地提高套管的抗挤强度进行了设计和分析,论文第五章对双层组合套管进行了抗挤强度理论分析,并进行了实例计算,对双层组合套管有效地提高抗挤强度做出了进一步的验证。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 课题研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 套管损坏研究概论
• 1.2.2 高陡构造下套管损坏的研究
• 1.2.3 套管优化设计研究
• 1.3 研究内容和方法
• 第2章 高陡地质构造的基本特征
• 2.1 高陡地质构造的关键特征
• 2.2 高陡构造稳定性影响因素分析
• 2.3 高陡地层滑移的有限元分析
• 2.3.1 一般地层的动力反应方程组
• 2.3.2 高陡地质下井眼剪切滑移破坏的计算
• 2.3.3 层状岩体高陡边坡变形破坏规律
• 2.4 套管损坏形式的分类
• 小结
• 第3章 地层滑移引起油井套管损坏的研究
• 3.1 地层滑移条件
• 3.1.1 内部条件
• 3.1.2 外部条件
• 3.2 岩体失稳的判别原理及极限孔隙水压确定
• 3.2.1 岩体失稳的判别原理
• 3.2.2 极限孔隙水压的确定
• 3.3 地层滑移引起套管损坏的模拟分析
• 3.3.1 注水导致岩层滑动的类型
• 3.3.2 模型的建立
• 3.3.3 岩层倾角对套管应力及位移影响规律的分析
• 3.3.4 岩层摩擦系数对套管应力及位移的影响规律分析
• 小结
• 第4章 岩石蠕变引起套管损坏的研究
• 4.1 岩石的流变性质
• 4.2 岩石流变性质的影响因素
• 4.3 蠕变本构关系
• 4.4 泥岩蠕变对套管施加的外载分析
• 4.4.1 计算模型
• 4.4.2 计算方法
• 4.4.3 计算步骤
• 4.4.4 时间步长的选取原则
• 4.5 套管使用寿命的分析
• 4.5.1 岩层蠕变方程
• 4.5.2 非均匀外载作用下套管强度分析
• 4.6 地层蠕变载荷引起的套管应力和位移仿真计算
• 4.6.1 模型的建立
• 4.6.2 模拟计算及结果分析
• 小结
• 第5章 双层组合套管在高陡构造下的适用性分析
• 5.1 提高套管抗挤强度的意义
• 5.2 双层组合套管抗挤强度的理论分析
• 5.3 双层组合套管优化设计的数学模型
• 5.4 优化设计方法
• 5.5 优化设计的计算机实现过程
• 5.6 优化设计计算实例
• 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历