论文部分内容阅读
套管的安全依赖于套管外载的准确计算,多年来在常规的套管设计中都是以固井前井眼的静液柱压力或上覆岩层压力作为套管外载,没有考虑复杂地应力的作用。因此,
本文主要研究在复杂工况下套管的强度和安全性,具体内容包括:
(1)参考国内外相关资料,分析和总结国内各大油田套管损坏情况,指出套管抗挤强度研究的重要性和迫切性。介绍了美国石油学会(API)和前苏联等所采用的套管抗挤毁压力计算公式。
(2)采用新的研究方法,以弹性力学为基础,以套管一水泥环一地层系统为研究对象,推导出了计算套管一水泥环一地层系统应力的新线性方程组,并利用MATLAB7.0编制了相应的计算机程序求解。该方法避免了现有文献的不足,具有推导过程简单、求解精度高等优点。利用所推导的线性方程组系统研究了不同的井眼直径、水泥环弹性模量、地层弹性模量和非均匀载荷系数对套管外壁径向应力的影响。
(3)采用有限元方法,分别研究了均匀地应力和非均匀地应力条件下水泥环性质对套管强度的影响规律,通过大量数据运算,系统地分析了水泥环弹性模量和泊松比与井场周围不同性质地层的匹配关系。
(4)首次研究了高温高压深井中井下温度对含磨损缺陷套管强度的影响规律。利用APDL语言建立了含磨损缺陷套管一水泥环一地层有限元计算模型,采用ANSYS软件的间接法实现了热应力和外载荷的热结构耦合分析。
(5)利用粘弹性理论将岩石模拟为开尔文一沃伊特流变模型,从材料的蠕变方程、几何变形协调及静力平衡三方面进行分析,推导出均匀地应力下盐岩层井眼缩径的粘弹性解析解,实例分析了钻井液密度对井眼缩径的影响规律。