套損井膨脹管補(bǔ)貼及聯(lián)接螺紋的力學(xué)行為研究.pdf

1、在鉆井和采油過程中,套管起著保護(hù)井眼、加固井壁、隔絕井中的油、氣、水層及封同各種復(fù)雜地層的作用.套管是油井的重要組成部分,一旦損環(huán),將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失.但是隨著生產(chǎn)時(shí)間的不斷延長(zhǎng),開發(fā)方案的不斷調(diào)整和實(shí)施,以及不同的地質(zhì)、工程利管理?xiàng)l件,大量的油水井套管發(fā)生了損壞,嚴(yán)重影響了油田的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn).據(jù)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),平均一口套損井每年影響產(chǎn)油500噸.套損是指油水井套管在開發(fā)生產(chǎn)過程發(fā)生損壞,影響油水井生產(chǎn)甚至使油水井報(bào)廢的現(xiàn)象.套管損環(huán)

2、的形態(tài)是多樣的.一般以套管變形為主,但近年米,嚴(yán)重錯(cuò)斷、大段彎曲和多處損環(huán)等復(fù)雜套損形態(tài)逐年增多.據(jù)中國(guó)石油有關(guān)部門統(tǒng)計(jì),該公司每年發(fā)生套損的油水井達(dá)2萬多口.在油田開采初期階段,油水井一旦.發(fā)生套損,要么投入巨資實(shí)施側(cè)鉆等修復(fù)措施,要么報(bào)廢. 本文通過力學(xué)分析,建立了膨脹套管的力學(xué)模型及有限元模型.運(yùn)用套管膨脹的非線性理論,提出了膨脹力的理論計(jì)算公式,給出了理想狀態(tài)下的膨脹套管的彈性膨脹解和彈塑性膨脹解.采用有限元方法,運(yùn)用載

3、荷增量法,Newton-Raphson法來計(jì)算膨脹套管在多重耦合情況下的受力和變形狀態(tài).同時(shí),對(duì)膨脹錐利膨脹套管之間的接觸問題進(jìn)行了分析,以及給出了接觸非線性問題的計(jì)算方法.通過理論研究和力學(xué)分析,研究了套管膨脹過程時(shí)應(yīng)力分布規(guī)律,為膨脹套管的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ).在膨脹套管技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,首先確定了膨脹過程中每個(gè)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化時(shí),目標(biāo)參最的變化規(guī)律.然斤比較每個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)應(yīng)目標(biāo)參量:膨脹錐錐角越大,膨脹套管的液體壓力減小,同時(shí)兩者之

4、間的膨脹壓力增大；膨脹錐和膨脹套管的摩擦系數(shù)越大,膨脹套管的液體壓力、軸向變形、壁厚減少量都會(huì)增加；同時(shí)分析了套管膨脹后抗擠壓強(qiáng)度降低的原因；在膨脹套管聯(lián)接螺紋的分析中,首先分析了傳統(tǒng)螺紋不適合膨脹套管的聯(lián)接方式,同時(shí)提出了偏梯形螺紋的膨脹套管聯(lián)接方式適合套管膨脹作業(yè),并對(duì)其進(jìn)行了大量的分析；同時(shí)也對(duì)套管膨脹工藝進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).這為優(yōu)化膨脹套管及類似的設(shè)備提供了新思路和新方法. 因此,對(duì)套管膨脹過程進(jìn)行應(yīng)力分析,研究套管膨脹過程