论文题目: 井下管柱力学分析及优化设计
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 生丽敏
导师: 刘清友
关键词: 井下管柱,封隔器,力学分析,优化设计
文献来源: 西南石油学院
发表年度: 2005
论文摘要: 本文在收集分析国内外有关井下油管柱力学分析、计算资料的基础上,开展了井下管柱力学分析及优化设计研究。以单一、复合光油管柱,单封隔器单一、复合管柱,双封隔器单一、复合管柱为重点,建立力学分析模型。针对油管柱—封隔器系统的活塞、螺弯、温度、鼓胀等四种基本效应进行分析,同时根据现场工艺特点进行了温度场和压力场的研究。计算在不同温度、压力工况下管柱不同节点的应力、位移和温度的时间响应历程。本文研究工作结合哈萨克斯坦扎那若尔油田的生产实际需要,也是海外协助项目“扎那若尔油气田井下管柱优化设计研究”和国内合作项目“酸压、注水等工艺管柱力学分析和优化设计研究”的主要研究工作部分。本次研究旨在形成一整套符合现场应用需求的油管柱—封隔器系统力学分析理论及安全强度计算、校核和评价体系。为保证油管柱—封隔器系统的井下工作性能,优化结构设计,提高井下作业成功率提供理论依据和方法。本文结合生产实际主要开展了以下几方面的研究工作: 1.收集、调研和分析国内外管柱力学研究的文献和资料,结合国内外油田生产需要提出具体研究方案; 2.以著名学者Lubinski、Woods、Hammerlindle等人的管柱力学分析经典理论为基础,建立复杂管柱力学分析模型; 3.根据高温高压深井的复杂井况,结合管柱施工工艺,应用热传导理论,建立温度场计算模型;建立压力场计算模型,运用流体力学解决油水井管柱液体摩阻问题; 4.目前油管柱—封隔器系统在完井防腐油管规格选取方面,尚未见成熟标准做法。本文结合哈萨克斯坦扎那若尔油田含H2S、CO2腐蚀较高的实际情况,按油管柱强度理论计算了油管柱的安全性指标,为完井后生产措旖管柱设计计算提供理论依据。 5.依据扎那若尔油田油井的井深、温度、压力、腐蚀介质含量等因素,通过计算分析,优选出适合该油田的油管型号、油管尺寸; 6.调研目前扎那若尔油田使用的压裂、酸化、注水、采油、气举等工艺管柱,并分析存在问题,利用管柱力学分析研究方法和成果,优选设计出适合扎那若尔油田使用的生产、作业管柱; 本文通过对井下油管柱—封隔器系统力学强度计算理论的研究,找到了油田常用管柱在压裂、酸化、注水等工艺要求下的应力、变形计算方法。首次实现将油管柱-封隔器作为一个系统,针对油田特殊要求,从完井油管选型、设计开始,对其强度和安全性能以及油井投产后便于措施改造的油管柱的力学分析和优化措施改造工艺方案等几个方面,进行了系统分析和计算。开展了温度场和压力场计算分析研究,实现计算任意段复合管柱、任意种液体介质、任意点温度和压力值,以适应温度和压力随
论文目录:
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 井下管柱研究的国内外现状
1.1.1 井下管柱研究的国外现状
1.1.2 井下管柱研究的国内现状
1.2 井下管柱力学分析研究现状
1.3 课题的来源、目的、意义
1.4 本文主要研究内容
1.5 主要创新点
2 井下管柱力学研究
2.1 井下管柱力学研究的理论依据、基本假设和模型完善
2.1.1 井下管柱力学研究的理论依据、基本假设
2.1.2 力学模型的改进与完善
2.2 井下管柱力学理论建模和分析计算
2.2.1 井下管柱力学研究内容
2.2.2 应力计算
2.2.3 封隔器管柱受力分析
2.2.4 液压封隔器受力分析
3 井筒温度场数值计算
3.1 温度场的基本假设
3.1.1 基本假设
3.2 控制方程，边界条件和初始条件
3.2.1 温度场控制方程
3.2.2 边界条件
3.2.3 初始条件
3.3 温度场模型建立和求解
3.3.1 计算方法
3.3.2 单元体划分
3.3.3 差分格式
3.4 流体注入和返出
3.5 多工况温度计算
3.6 小结
4 压力场数值计算
4.1 压力场的计算方程
4.2 流体的摩阻系数τ
4.2.1 经验摩阻系数
4.2.2 竖直井筒摩阻确定
4.3 小结
5 扎那若尔油田防腐油管柱选定
5.1 扎那若尔油田地质概况
5.2 扎那若尔油田开发对管柱设计的要求
5.3 现有采油、作业管柱存在的问题
5.3.1 自喷采油管柱
5.3.2 压裂酸化管柱
5.3.3 分层注水管柱
5.3.4 气举管柱
5.4 抗H2S腐蚀油管型号的选择
5.4.1 油管型号的选择
5.4.2 完井油管尺寸的选定
6 采油、压裂酸化管柱强度校核及优化设计
6.1 优化设计的原则
6.2 计算内容和约束条件
6.2.1 管柱力学分析软件
6.2.2 计算内容
6.2.3 计算条件
6.3 采油管柱强度校核
6.3.1 抗H_2S腐蚀油管性能参数
6.3.2 自喷、抽油、气举管柱强度校核
6.4 扎那若尔油田压裂酸化、注水管柱力学分析和优化设计
6.4.1 压裂、酸化、注水工况下温度场计算
6.4.2 KT-Ⅰ层光油管压裂、酸化管柱受力分析及优化设计方案
6.4.3 KT-Ⅱ层光油管压裂、酸化组合油管柱的受力分析及优化设计方案
6.4.4 压裂、酸化封隔器复合管柱受力分析及优化设计方案
6.4.5 扎那若尔注水封隔器管柱受力分析和强度校核
6.5 井下管柱力学分析及优化设计现场应用情况
6.5.1 在扎那若尔油田现场应用实例
6.5.2 现场应用情况
7 结论和建议
攻读硕士期间发表的论文与参加项目研究情况
致谢
参考文献
发布时间: 2006-01-11
参考文献
- [1].中间封隔器对水平井多封隔器管柱力学性能影响分析[D]. 刘凯强.西安石油大学2016
- [2].水平井多封隔器管柱力学及安全性分析[D]. 吕占国.西安石油大学2014
- [3].井下管柱组合力学分析及图形绘制研究[D]. 洪克东.中国石油大学(华东)2014
- [4].油井封隔器管柱载荷检测技术研究[D]. 姚国斌.东北石油大学2016
- [5].压裂管柱力学模拟分析[D]. 王林.东北石油大学2016
- [6].水力扩张式封隔器管柱力学分析[D]. 杨浩.西安石油大学2016
- [7].一趟管柱分压两层管柱力学分析[D]. 赵荣.长江大学2012
- [8].分层采油工艺管柱受力模拟分析及结构优化[D]. 张晶明.东北石油大学2016
- [9].注水井井下管柱力学分析[D]. 田龙.西南石油大学2016
- [10].深井完井管柱振动特性分析及实验研究[D]. 刘金川.西安石油大学2015
相关论文
- [1].深井测试管柱力学研究[D]. 于建梅.中国石油大学2007
- [2].完井生产管柱参数化技术研究与应用[D]. 邓涛.中国石油大学2007
- [3].连续油管钻井力学特性研究[D]. 张德平.西南石油大学2006
- [4].井下封隔器工作行为仿真研究[D]. 王海兰.西南石油学院2004
- [5].吉林油田套管损坏力学分析及计算[D]. 王臣.大庆石油学院2005
- [6].小井眼管柱动力学研究[D]. 张恒.西南石油学院2005
- [7].注水工艺管柱力学行为研究[D]. 黄云.西南石油学院2005
- [8].大位移井测试管柱力学分析及软件开发[D]. 李锦红.天津大学2005
- [9].通南巴地区气藏地质特征及完井管柱优化研究设计[D]. 雷炜.成都理工大学2006
- [10].深井高温高压条件下套管柱强度设计方法及计算机软件研究[D]. 张智.西南石油学院2002