套損機(jī)理數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文對(duì)國(guó)內(nèi)外的油水井套損及套損機(jī)理研究情況進(jìn)行了調(diào)研，了解到在油田開發(fā)過(guò)程中，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)和各種開發(fā)方案的不斷實(shí)施，特別是注水、注聚等方案的實(shí)施，使油水井套管工作環(huán)境日益惡化。套管損壞已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)際性的普遍問(wèn)題，并且套損速度有逐年上升的趨勢(shì)。各大油田的累計(jì)套損比例低則百分之幾，高則百分之二、三十，在某些局部區(qū)域內(nèi)套損比例甚至高達(dá)百分之七、八十。截至2005年12月底，大慶油田發(fā)現(xiàn)套管問(wèn)題井累積已達(dá)11188口，占已投產(chǎn)油水井的1

2、8.54％，平均每投產(chǎn)6口井就有1口損壞。 多年以來(lái)，國(guó)內(nèi)外油田、科研機(jī)構(gòu)和高等院校在套損機(jī)理研究方面做了大量工作，研究總結(jié)出多項(xiàng)套損機(jī)理成果。例如地層沉降學(xué)說(shuō)：石油大量采出，地下出現(xiàn)虧空，引起該地區(qū)較強(qiáng)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，造成油水井成片錯(cuò)斷。泥巖膨脹學(xué)說(shuō)：注入水沿微裂縫浸入泥巖層，使泥巖層發(fā)生蠕變，形成成片套損。但是這些機(jī)理研究多從定性和局部、單項(xiàng)技術(shù)角度開展的，在指導(dǎo)和解決油田套損問(wèn)題上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足油田需要，套管損壞呈現(xiàn)進(jìn)一步加劇

3、的趨勢(shì)。為了能深化套管損壞機(jī)理和防護(hù)措施的研究，從全局、系統(tǒng)上考慮，進(jìn)行流、固耦和的定量和數(shù)值模擬研究，將為從根本上解決套損防護(hù)問(wèn)題提供理論依據(jù)。 本文涉及到的學(xué)科有：巖石力學(xué)、滲流力學(xué)、彈塑性力學(xué)、油層物理、非線性有限元分析等，同時(shí)還需研究巖石的本構(gòu)關(guān)系等，對(duì)套損機(jī)理數(shù)值模擬研究具有深刻的理論意義。本文通過(guò)對(duì)流固耦合作用、注采、作業(yè)、地質(zhì)情況等主要因素對(duì)套損影響，建立數(shù)學(xué)模型，研究了飽和兩相滲流與孔隙介質(zhì)變形耦合理論，推導(dǎo)出了

4、有效的求解格式，實(shí)現(xiàn)了該理論方程從理論研究到工程應(yīng)用的突破。在此基礎(chǔ)上，編制套損機(jī)理數(shù)值模擬分析軟件，并對(duì)軟件的正確性做了充分、細(xì)致的驗(yàn)證。 本文通過(guò)對(duì)大慶采油-廠北一區(qū)斷東中塊某典型區(qū)塊(包含27口井，9口水井和18口油井)進(jìn)行了注采的歷史擬合，計(jì)算套損井?dāng)?shù)與實(shí)際套損井?dāng)?shù)符合率達(dá)到83.3％。 通過(guò)計(jì)算得出，水井提高注水壓力1MPa，套管Mises應(yīng)力增加17～35MPa；套管所受Mises應(yīng)力達(dá)300MPa情況就可能