水平井分段压裂封隔器封隔性能有限元分析

摘要

水平井分段压裂技术是针对于低渗透油气田储层增产的重要手段，水平井分段压裂技术的发展使得它在低渗透油气田中的增产效果越来越明显，该项技术已经成为非常规油气藏实现有效开发的关键技术，正在引领全球油气资源勘探开发的重大改革。其中，封隔器是分段压裂的重要工具，封隔器封隔性能的好坏对油井生产效率影响很大，因此，对封隔器的研究显得尤为重要。
　　本文采用了理论分析和数值模拟的研究方法，以Y341-114型压缩式封隔器为例，建立了三种不同结构的封隔器模型，均为轴对称的二维模型，利用有限元软件 ABAQUS进行模拟分析，对封隔器的胶筒长度、厚度以及端面斜角进行优化分析，研究了轴向载荷、摩擦系数、加载方式对封隔器接触应力的影响，接触应力的大小决定了封隔器封隔性能的好坏。
　　计算结果表明，封隔器胶筒的长度为85mm时，胶筒与套管之间的接触应力最大；总厚度为20mm子厚度为8mm时为最优结构尺寸；端面斜角在45°左右时接触应力最大。在三种结构模型应力分析中，接触应力和压缩距随着轴向载荷的增大而增大，靠近加载端的接触应力增加最快，当轴向载荷较小时压缩距变化明显，当轴向载荷较大时压缩距变化趋于稳定；摩擦系数和加载方式对接触应力的影响比较明显，当轴向载荷相同时，随着摩擦系数的增大，接触应力会逐渐变小，由于靠近加载端的接触应力最大，因此要根据封隔器所承受的压差方向确定封隔器的加载方式。以上这些结论能够给水平井分段压裂封隔器的优化设计和现场施工提供理论指导。

目录

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 水平井分段压裂技术概述

1.2 封隔器概述

1.3 本文的研究意义、内容和方法

第二章 水平井分段压裂技术类型及封隔器工作原理

2.1水平井分段压裂技术类型

2.2 封隔器的类型和工作原理

2.3 本章小结

第三章 有限元分析的基本理论

3.1 有限元分析方法简介

3.2 单元技术

3.3 一点的应力状态

3.4线性与非线性有限元分析

3.5 接触问题分析

3.6 胶筒力学性能参数的确定

3.7 本章小结

第四章 建立封隔器有限元模型

4.1 ABAQUS软件简介

4.2建立有限元模型

4.3 本章小结

第五章 封隔器的有限元分析

5.1胶筒结构参数分析与改进

5.2 单胶筒结构封隔器有限元分析

5.3 双胶筒结构封隔器有限元分析

5.4 三胶筒结构组合有限元分析

5.5 本章小结

第六章 结论和建议

6.1 结论

6.2 创新点

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文