【摘要】：常規(guī)套管強度設(shè)計沒有考慮水泥環(huán)和非均勻地應(yīng)力的影響。實際井筒環(huán)境中,套管大都有水泥環(huán)存在,水泥環(huán)的偏心直接影響了套管的應(yīng)力分布變化;套管還可能受到非均勻地應(yīng)力作用,非均勻地應(yīng)力對套管強度也有較大影響。隨著川東南地區(qū)深層頁巖氣儲層改造作業(yè)不斷推進,復(fù)雜井筒的井周地應(yīng)力非均勻程度更加顯著。而采用以靜水壓力作為有效外擠壓力的套管強度設(shè)計方法對復(fù)雜應(yīng)力井筒是不準確的。為了研究在地層環(huán)境下水泥環(huán)偏心和井周非均勻地應(yīng)力對套管應(yīng)力的影響,本文自主研發(fā)了模擬套管在地層環(huán)境下受水泥環(huán)偏心和非均勻地應(yīng)力作用的套管外擠力學(xué)實驗裝置,實驗的目的是測試套管在水泥環(huán)存在情況下,均勻外擠壓力和不同非均勻系數(shù)外擠載荷對套管應(yīng)力分布規(guī)律。通過實驗數(shù)據(jù),評價在均勻外擠壓力作用下,不同偏心水泥環(huán)對套管的承載能力。同時還研究偏心水泥環(huán)和非均勻載荷耦合情況下套管應(yīng)力變化規(guī)律。通過自主設(shè)計的套管抗外擠力學(xué)裝置,對不同偏心程度的套管施加均勻外擠液壓和非均勻載荷的實驗研究發(fā)現(xiàn):在均勻外擠載荷作用下,完整水泥環(huán)對套管抗外擠有一定的卸載能力,但水泥環(huán)偏心越嚴重,水泥環(huán)對套管外擠卸載能力下降明顯。通過理論和實驗表明:水泥環(huán)對套管外擠卸載能力大小與水泥環(huán)的彈性模量、泊松比、水泥環(huán)內(nèi)外徑之比及套管居中度有關(guān)。當(dāng)?shù)貞?yīng)力非均勻程度增加時,不同方向的套管內(nèi)壁周向應(yīng)力值出現(xiàn)不同變化:最大主應(yīng)力方向的套管周向應(yīng)力由負值逐漸變成正值,套管周向受壓逐漸變成周向受拉;最小主應(yīng)力方向的套管周向應(yīng)力狀態(tài)始終為負,呈受壓狀態(tài),且應(yīng)力變化幅度比最大主地應(yīng)力方向的套管周向應(yīng)力變化幅度大。通過本文研究,為進一步深入認識水泥環(huán)偏心和地層非均勻應(yīng)力對套管抗外擠能力影響尊定了良好基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE931.2
【圖文】：

ｎyPｍ邋２０１７／６／１５邋９：１１邋４６邐叼問（分鐘）逡逑圖１－２壓裂施丁參數(shù)曲線圖逡逑如圖１－２所示，ＷＹ２３－１ＨＦ井壓裂施工過程，壓裂段采用的是】３９．７＊］２．７ｍｍ的１２５Ｖ逡逑級套管，最大施工排量２０ｍ３／ｍｉｎ，最高施工泵壓１１５ＭＰａ，造體積縫為目的大排量大規(guī)模逡逑壓裂下，歷經(jīng)２０段壓裂。經(jīng)過現(xiàn)場套損分析，在滿足常規(guī)油氣套管設(shè)計的生產(chǎn)套管在逡逑壓裂施工過程中仍然有套管不同程度變形。該井從３４２４．９６ｍ開始造斜，逡逑３４２３．９６－４１６０．２５ｍ為造斜段，４１６０．２５ｍ井深進入７Ｋ平段，水平段井眼軌跡共調(diào)整多達逡逑２６次。在井深４０００－５５０Ｓｍ段，栗送橋塞有多個遇阻點，遇阻段固井質(zhì)量合格率低于３０％。逡逑根據(jù)現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)綜合分析，大部分橋塞遇阻產(chǎn)生原因是套管變形，圖１－３是該地區(qū)生逡逑產(chǎn)套管損壞情況。逡逑１邐■邐Ｉ逡逑暑Ｉ俧形逡逑ｎ邋Ｉ逡逑圖１－３ＷＹ２３－１ＨＦ套管損壞逡逑通過對該地區(qū)套管變形分析

邐ＷＹ－３００液ｆＥ掙壓器逡逑圖１－４模擬試驗原理圖邐圖１－５模擬實驗裝置示意圖逡逑實驗結(jié)果得到了很多認識，在模擬地層蠕變的持續(xù)作用下，套管應(yīng)力隨時間推移而逡逑增大，最終達到一個穩(wěn)定值。套管外載的分布為類橢圓形。地層含水量會增加巖石的流逡逑變性，縮短套管應(yīng)力達到應(yīng)力穩(wěn)定的時間，但最終的套管應(yīng)力穩(wěn)定值無叨顯變化；套管逡逑應(yīng)力的大小與水泥環(huán)的性質(zhì)有關(guān)，隨水泥環(huán)彈性模量的增加，套管應(yīng)力值減小；水泥環(huán)逡逑厚度變化對套管外載的影響不大。木裝置考慮的是地層蠕變因素對套管應(yīng)力的影響，N翦義廈揮鋅悸撬嗷菲那榭鍪保潯潿閱疚耐庠刈饔梅絞膠退嗷峰義希玻埃埃紡瓿Ａ熱耍郟玻矗荻�？１１０钢级的虊嬡进行两z辜坊偈匝檠芯�。通过加均约x貉溝膩義戲絞蕉勻嘰縑墜芙屑坊偈匝�，，通过灾@墜芡獗謖程Ρ淦�，采集虊嬡外痹憮夕力变辶x匣

本文編號：2727915