超稠油油藏水平井筛管损坏研究与保护对策

摘要

在石油钻采作业中，筛管是一种重要的器材，常用于先期完井或采油防砂，在超稠油油藏热采水平井完井过程中发挥了巨大的重要。在高温高压环境中工作的筛管，恶劣的服役环境和下入过程中复杂受力情况是其损坏的关键原因，严重缩短筛管的使用寿命。为此，本文开展注汽热采筛管的损坏机理研究，弄清引起筛管损坏的主要原因，制定和实施有效的防治措施，尽可能减少注汽热采对筛管的损坏作用，对提高稠油热采效益具有重要意义。 首先，建立了筛管在下井过程中的摩阻力学模型，针对辽河油田目前地层结构和筛管柱在下入过程中不附加扶正器或封隔器这种情况，结合井眼完井数据，计算分析得出了井眼轨迹特征和全角变化率的不规则是筛管的下入过程中遇阻的主要原因。其次，采用有限元分析软件ANSYS，数值模拟计算了筛管在蒸汽吞吐周期过程中的温度场和热应力，得出温度是筛管强度损坏的重要因素。再次，以辽河油田的杜84-馆H50热采井的筛管为研究对象，通过对筛管振动固有特性及其动力响应的计算，分析出在注汽起炉到注汽参数稳定和注汽参数稳定到停炉两个阶段，注汽压力变化导致筛管剧烈振动。最后，分析了筛管疲劳损坏的原因，并给出相应的防治和保护对策。对目前主要机械防砂方法给予评价，介绍了六种比较先进的完井工艺，并给出一些完井工艺改善措施，给预防筛管损坏和现场施工提供一定的指导作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2国内外研究现状及进展

1.2.1筛管的发展现状

1.2.2筛管损坏理论研究概况

1.2.3水平井完井技术发展现状

1.3研究目的和意义

1.4课题的研究内容

第二章井眼特征及全角变化率对筛管在下入过程中的影响

2.1井眼特征及全角变化率的描述

2.1.1井眼特征的描述

2.1.2全角变化率的描述

2.1.3井眼轨迹数据处理方法

2.2筛管在下入过程中的模型建立及摩阻力计算

2.2.1水平井段的摩擦阻力

2.2.2垂直井段的摩擦阻力

2.2.3弯曲井段的摩擦阻力

2.2.4三维软杆模型的建立

2.3筛管可下入性分析

2.3.1筛管可下入性判断准则

2.3.2工程实例分析

第三章温度对筛管的热应力分析

3.1水平井筛管的温度计算理论

3.1.1加热半径和加热带平均温度计算

3.1.2实例计算

3.2注蒸汽热采井筛管温度场有限元分析

3.2.1热传导的基本方程

3.2.2热传导的边界条件

3.2.3热传导的初始条件

3.2.4 ANSYS有限元软件简介

3.2.5热采井筛管温度场有限元分析过程

3.2.6温度场数值计算过程说明及实例结果分析

3.3热采井筛管热应力分析

3.3.1弹塑性有限元法

3.3.2筛管应力求解

3.3.3筛管热应力计算结果

第四章注汽振动对筛管的影响

4.1无阻尼作用筛管振动模型

4.1.1筛管刚度矩阵的建立

4.1.2筛管质量矩阵的建立

4.1.3筛管固有振动频率方程

4.2筛管振动固有特性计算

4.2.1筛管有限元模型

4.2.2工程算例

4.3筛管的动力响应分析

4.3.1筛管的结构动力响应分析

4.3.2筛管动力响应分析模型的建立

4.3.3筛管的动力响应结果分析

4.3.4注汽振动对筛管的影响

第五章减少筛管损坏防治措施与保护对策研究

5.1削弱筛管疲劳损坏的对策研究

5.2优选完井工艺

5.2.1筛管的选用

5.2.2完井工艺的优选

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢