饱含流体地层蠕变的流固耦合有限元分析

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地层的蠕变效应是威胁套管发生各种破坏的重要因素之一,特别是在稠油热采过程中地层的蠕变作用表现得愈加明显,因此套管的损坏率也相当严重。据2002年锦州采油厂对1976口热采开发的油井进行的调查,套管损坏井524口,占总井数的26.5%,仅在在其中某一区块就有278口井发生套管破坏,在统计的套损井中发生在油层部位的套损占据了绝大部分,严重威胁到了油田的正常生产。油层段地层的蠕变效应是导致油层段套损的重要原因之一,而地层蠕变的发生与流固耦合的作用机理密切相关,因此,正确运用流固耦合这一作用机理来分析注蒸汽热采过程中地层的蠕变效应是十分关键的。在已有相关研究的基础上,针对实际工程中辽河油田的锦25区块,利用有限元分析软件ADINA建立有限元模型,运用FSI流固耦合计算模块对锦25区块热采过程中地层的蠕变进行数值模拟,主要考虑注蒸汽压力、外界侧向流体压力、渗透系数以及注采温度这三个主要影响因素,分别分析了各影响因素在流固耦合作用下地层的蠕变位移、有效应力、应变等,总结分析结果并提出若干建议。针对模拟解结果进行分析可知,流固耦合计算的结果与锦25区块的实际情况相吻合,通过具体的数据结果表明,注蒸汽压力、外界侧向流体压力对于流固耦合时地层的蠕变影响较大;渗透系数数量级大小直接影响蠕变效应的差异性;注蒸汽温度大小对于地层蠕变位移影响不大,但温度变化对地层有效应力的影响不容忽视。这些结果分析为合理注采提供了有效的理论依据。
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