盐膏岩地层中套管载荷及强度安全性分析

论文摘要

盐膏岩地层中的岩石具有典型的流变特性,围岩塑性变形导致井筒外部载荷变化,威胁套管的强度安全。因此,开展盐膏岩地层中套管载荷及强度安全性分析,为套管程序设计及后续施工参数控制提供依据,具有实际意义。考虑岩石流变特性引起的地应力变化,在传统西原体模型的基础上串联阻尼器对岩石流变特征进行描述,构建出能够反映岩石流变特性的新模型,创新建立了盐膏岩地层中岩石流变本构方程,使用数学极限方法进行方程的准确性判断,使用有限差分法模拟地应力对方程进行验证。基于流变本构方程,得到盐膏岩地层中套管的附加应力;考虑狗腿度、温度、压力及流体密度、粘滞摩阻变化,分析注入工况下盐膏地层中套管的应力,得到地层流变前后套管的等效应力,对比分析了流变前后套管的承载能力;建立了“套管-水泥环-地层”三维有限元模型,分析了盐膏岩地层中套管的应力强度安全性,通过改变模型特征和力学参数,模拟出井筒存在缺陷时的套管应力分布规律。结果表明:建立的流变本构方程和地应力公式计算的水平最大和最小地应力结果误差分别为6%和1.65%。地层流变后作用在套管上的等效应力平均高出流变前13.94%。水泥环弹性模量越大,对套管起到的保护作用越高;套管不居中时易发生扁化;当水泥环缺陷的环向开度为66°,套管上的应力最大;水泥环内壁缺陷对套管强度的影响大于外壁缺陷。本文研究可为盐膏岩地层中的套管关键载荷获取方法及套管的强度安全性分析提供依据。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 朱帅

导师: 窦益华

关键词: 盐膏岩地层,套管,岩石流变,安全性,有限元分析

来源: 西安石油大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 西安石油大学

基金: “试油与完井系统安全评价及控制技术研究”课题组,国家自然科学基金项目“页岩气水平井压裂与生产套管变形机理及其控制机制研究”,编号:51674199

分类号: TU45

DOI: 10.27400/d.cnki.gxasc.2019.000006

总页数: 64

文件大小: 5189k

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