超深高温高压井尾管悬挂器安全性评价新方法

摘要

尾管固井完井技术已成为深井、超深井、复杂结构井中不可缺少的完井方式之一,其中评价尾管悬挂器的安全可靠性是井筒完整性的重要内容和难点。为了建立一套适用于深层、超深层高温高压井尾管悬挂器安全性评价方法,以新疆南缘超深高温高压地LX1井尾管悬挂器为研究对象,基于非连续介质的非线性接触问题的有限元原理及其方法,建立了LX1井尾管悬挂器安全性评价方法及其液缸外壁压力预测的有限元新模型。研究结果表明:(1)模型中地层—水泥环、水泥环—套管、套管—水泥环以及水泥环—悬挂器液缸等,其相互界面之间全部用的接触力学有限元模型,边界条件包括地应力、井筒内压以及悬挂器双卡瓦内由下部尾管悬重产生的预拉应力,地层岩石及其水泥石的材料模式采用岩石力学中的DP破坏准则;(2)该模型可以直接获得接触界面之间的接触压力,能够准确和定量模拟计算从地层传递到悬挂器液缸外壁的压力,解决了以前的模型无法直接获得各界面的传递压力问题;(3)该模型评价了极端工况下183 MPa内压下,按API 6X规范的材料第三强度理论应力线性化分类评价方法以及采用应力包络线方法,对LX1井尾管悬挂器评价结果安全,已经在该井应用中得到了验证和应用。结论认为,建立的尾管悬挂器液缸外壁压力随井筒内压变化的新方法,已经在该区的超深井得到了应用,该方法为超深高温高压井评价悬挂器的实际承压能力及其安全性评价提供了简便、可行的计算方法,有力保障了深部高压油气的高效、安全开发。