注水井套管损坏的应力仿真

论文摘要

随着胜利油田进入开发后期,套损情况越来越严重,尤其是高压注水工艺的实施,对油田的开发作业造成了极大的影响。注水井套管的大量损坏,对于油田稳产来说是个极其严重的威胁。因此,研究注水井套损机理有着极其重要的意义。造成套损的主要因素分为两类:一是地质因素,二是工程因素。通过搜集整理国内外最新套损研究的资料,认为注水开发过程改变了地质环境,由此引起的地层力学性质的变化使套管外载增加,严重情况下超出套管的承载能力,造成套管损坏。在归纳统计了胜利油田注水井的套损情况的基础上,得出了注水井套管损坏的应力原因。同时,为了更清楚地得到某些因素对套损的影响程度,采用有限元分析软件ANSYS,针对胜利油田独特的地质情况,从泥岩蠕变、注水压力、注水温度等方面对套管强度进行了力学分析。最终的结果分析表明,注水引起的地层应力集中和不合理的注水压力是导致套管受损严重的主要原因。在注水井套管损坏机理与防治措施研究方面,国内外已作了大量的研究工作,并且提出了一些行之有效的防治方法。通过分析研究胜利油田的注水井套损情况,对于地质因素导致的套管应力强度变化,提出了相应的预防措施,以保护套管来延长套管的使用寿命。这可以为预防和减缓同类地质情况下的注水井套损现象提供一定的理论指导价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 油田注水的背景
• 1.2 套损研究背景及意义
• 1.3 套损研究的国内外现状
• 1.4 套管研究的发展方向
• 1.5 本课题研究内容及方法
• 第二章 套管损坏情况及机理分析
• 2.1 套损状况的调查
• 2.2 套损规律
• 2.3 套损原因
• 2.4 高压注水对套损的影响
• 第三章 套损影响因素的力学仿真
• 3.1 套管在井下的受力分析
• 3.2 泥岩吸水蠕变损坏套管模型
• 3.2.1 泥岩蠕变本构方程
• 3.2.2 泥岩蠕变数值模拟
• 3.3 射孔段应力与注水压力关系模型
• 3.3.1 套管有限元模型
• 3.3.2 仿真结果及应力数据分析
• 3.3.3 结论
• 3.4 注水温度对套管影响模型
• 3.4.1 建立模型
• 3.4.2 计算过程
• 3.4.3 结论
• 3.5 地层倾斜对套管应力模型
• 3.5.1 地层滑动的地质条件
• 3.5.2 岩层滑动模型
• 3.6 断层复活模型
• 3.6.1 断层形成与地应力关系
• 3.6.2 高压注入水在断层复活中的作用
• 3.6.3 仿真模型
• 第四章 套管蠕变寿命预测
• 4.1 套管载荷分布
• 4.2 套管等效破坏载荷分析
• 4.3 套管寿命预测结果
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢