一、热应力补偿器在超稠油开发中的应用(论文文献综述)
贾立新,韩耀图,陈毅,陈彬,徐涛[1](2021)在《稠油热采井防砂筛管失效机理及完整性研究》文中研究指明目的防止热采井筛管损坏,延长热采井防砂有效期。方法基于有限元理论,分别针对基管和外保护套,开展热采井优质防砂筛管在不同热应力补偿器及其安放间隔条件下的完整性研究,并开展室内实验,探究筛管在腐蚀、冲蚀共同影响下的失效规律。结果目前现场所使用的热应力补偿器设计基本满足防砂筛管基管的力学完整性需求,但无法保证外保护套的力学完整性,无法避免筛管的热应力损坏,建议在热应力补偿器设计时应充分考虑外保护套的受力状态及变形情况。纯高流速流体冲刷对管材本体无破坏作用,却对冲蚀-腐蚀环境中腐蚀产物膜具有冲刷破坏作用,冲蚀-腐蚀迭加条件是筛管冲蚀损坏的主要因素。结论合理的热应力补偿器加放及筛管材质选择,有利于提高筛管完整性,延长防砂有效期。
李云龙[2](2020)在《油页岩原位开采井筒结构设计与研究》文中研究表明油页岩作为一种非常规油气资源,以其巨大的储量展现出广阔的开发前景。然而,在油页岩原位开采过程中需要将地层加热到350℃以上。地层长期高温情况下会造成多种不良反应,如水泥石破碎、高温反应后的酸性物质对套管产生腐蚀、生产套管屈服损坏等,导致井筒完整性失效,影响油气资源安全高效开发。本文依据我国吉林地区油页岩储层特性,初步设计研究了油页岩原位开采井筒结构及尺寸,并利用有限元分析软件分析了不同工况下的井筒及周围温度场应力场。进一步优化设计了井筒生产套管柱结构。本研究对即将到来的油页岩(先导实验性)原位开采,其加热方式选择、井筒结构设计、井筒高温完整性研究具有重要意义。1、根据调研及初步研究,选择了双直井电加热开采模式,初步设计了井筒结构及尺寸。通过COMSOL软件分别建立了地层压裂前后隔热油管-环空-套管-水泥环-地层组合体数值模型。2、分别模拟压裂前后不同加热工况(400/500/600/700℃)下井筒及周围地层的温度分布。结果证明:单井直井加热,对地层加热能力有限,热量衰减快。推荐选用双井压裂加热方式,加热器长度80m仅储层段加热。3、在分析常规硅酸盐水泥与改性硅酸盐水泥强度特性基础上,提取井筒模拟温度对比分析。结果显示:在非加热段,井筒温度低,井筒结构完整。在高温加热段,采用常规水泥固井,井筒下部水泥环全部失效,套管自由伸长。采用改性水泥固井,井筒下部水泥环部分失效,加热器700℃时,水泥环失效长度为116m。4、对生产套管热应力补偿器适应性进行了模拟分析。结果显示:对于改性水泥固井,加热器400℃时无需安放热应力补偿器、500~600℃时安放一个热应力补偿器、700℃时非等间距安放两个热应力补偿器。生产套管上部使用普通套管,加热段使用TP110H抗高温套管。
李茂奎[3](2019)在《稠油热采井口抬升地面管线位移补偿与补偿器性能研究》文中指出稠油热采是国内外稠油开发的主要方式,目前常用的热处理油层采油技术主要有注热流体和火烧油层两类方法。其中注蒸汽处理油层采油方法根据其采油工艺特点,主要包括蒸汽吞吐和蒸汽驱两种方式。然而各油区热采井在注蒸汽开发后均出现不同程度的井口抬升和上窜问题,在一定程度上对油井生产和集输造成一定影响。因此,对热采井井口抬升问题进行调研和分析,而补偿器的形式有很多种,如何合理布置补偿器才能获得更大的补偿量也本文要研究的制定井口抬升防止措施,对热采井生产和开发具有重要意义。针对稠油管线井口抬升问题,本文是通过补偿井口抬升量的方法来防止井口抬升引起的管线泄漏问题。通过在井口管线上设置补偿器来补偿井口抬升量。(1)稠油管线有限元方法研究分析整体稠油井口管线及补偿器的结构、应力和变形情况,得到稠油管线在实际运行时的受力状态。采用基于热耦合的管线有限元方法,对其进行温度场分析,为管线提供正确的温度载荷;采用接触非线性的计算方法对补偿器进行密封性能分析。使用对比分析的方法选择合适的单元,建立稠油管线和补偿器模型的三维有限元模型。(2)稠油井口位移管系整体受力分析选用空间管道单元对稠油井口位移补偿管系进行离散。使用管道单元建立整体管系三维模型,并提出确定井口最大补偿量的方法,由此计算出最大井口位移抬升量。最后对补偿管系的温度场和应力变形进行模拟分析。(3)基于旋转补偿器的管线位移研究为了真实、准确的模拟旋转补偿器,本文对旋转补偿器的结构做简化处理,采用材料非线性和接触非线性方法,使用实体单元分别对轴向补偿器和万向补偿器单独进行模拟计算。然后根据不同工况对其进行强度校核,并分析其密封性能。同时指出万向补偿器对比轴向补偿器在空间补偿上的优势,并提出了对万向补偿器的改进意见。(4)稠油井口地面管系井口抬升量影响因素研究优化井口位移管系布置方式,建立多判别条件,多变量的目标函数。在补偿量最大的目标下,分析了多种不同的井口管系设置方案,包括改变直管臂和旋转臂的长度、管道固定支墩高度等。对管线进行优化设计,实现井口抬升量的最大补偿。
张大勇[4](2019)在《对热应力补偿器在超稠油开发保护套管的应用研究》文中研究说明在超稠油开采的过程中,生产设备的不断损坏问题成为了油企高度关注的问题。生产设备的损坏不仅会加剧超稠油生产资料的投入,同时还会影响到超稠油的开采效率。为应对当前套管不断损坏的问题,出现了热应力补偿器。该设备能够有效减少套管损坏几率,提高油田整体经济效益。
董卫[5](2018)在《注蒸汽稠油热采井井筒管柱安全分析研究》文中进行了进一步梳理稠油油藏的开采方法主要有蒸汽吞吐、蒸汽驱及火烧油层等,其中提高采收率效果最好、运用最为广泛的是注蒸汽开采。然而,注蒸汽开采中高温蒸汽会导致套管发生蠕变、产生附加热应力,套管材料性能也会因此而下降。随着开采年限的增加及地应力变化等,地层渗透率、孔隙度等会变化,作用在套管上的载荷会逐渐增加。在复杂载荷的循环作用下,套管实际使用寿命随着注采次数的而增加不断降低,增加了套管失效的风险。除此外,稠油油藏热采过程中还会出现出砂导致完井筛管破坏、注汽管柱失稳破坏等问题。因此,开展热采条件下井筒管柱的温度场、应力场以及安全保护及安全评价研究具有重要的理论研究意义和工程应用价值。本论文针对稠油热采井管柱安全保护开展了比较系统的研究,论文研究得到的主要结论如下:(1)对管柱材料高温力学性能进行了室内测试,研究了材料属性随温度的变化关系,得到了高温条件下材料的应力应变曲线。随着温度的增加,材料的弹性模量、屈服强度、强度极限均降低,而材料延伸率、材料断面收缩率却增大;温度越高,相同应变下所需应力降低。对HSTG80SH和TP90H套管气密封热采井套管井口接头的焊接性能和焊接质量进行了试验评价和对比,结果表明HSTG80SH和TP90H套管与35CrMo上接头之间均有良好的可焊性。(2)建立了地层热量传导理论模型和井筒热量传导理论模型,研究了不同隔热管视导热系数对井筒系统以及套管温度场的影响规律。并对不同井深的温度场以及隔热管接头区域温度场进行了研究,得到了隔热管柱参数变化对隔热效果的影响规律。对复杂约束条件下的热采管柱受力进行了分析研究,结果表明:套管、水泥环及附近地层的温度与隔热管视导热系数成正比,隔热管接头区的温度要明显高于管体其他部位的温度,注汽温度是影响套管Mises应力大小的主要控制因素。对套管采取预应力措施有助于降低热采井套管Mises应力。(3)对热采井完井筛管建立了三维有限元模型并进行了受力分析。对均匀载荷作用下的热采水平井完井筛管的应力分布及抗挤强度进行了系统研究,并对热采过程中筛管参数对套管稳定性的影响进行了分析。结果表明:在一定条件范围内孔密或相位角一定时,孔径越大,筛管抗挤强度越低;相位角固定时,孔密越大,抗挤强度越低;孔径固定时,可采用小相位角(小于等于60°)高孔密套管完井;孔眼面积相同的情况下可以用增加孔密和壁厚,适当减小孔径的方法来提高开孔套管的整体稳定性。为了综合考虑安全与经济的平衡,在开孔套管的设计中,建议使用小相位、高孔密、大孔径的设计准则。(4)推导了油藏压降过程中孔隙度和渗透率与地层压力之间的计算公式,并研究油藏压降时套管的受力及变形规律。利用ANSYS软件分析不同井底压力与油藏压力对套管、水泥环与射孔附近区域应力分布的影响规律。探讨了油层出砂预测方法,考虑套管初始弯曲的因素研究了油藏出砂对套管受力和变形的影响。通过分别考虑和不考虑套管自身蠕变时套管受力情况的对比研究,结果表明:井底流压和油藏压力越小,套管和水泥环Mises应力越大,射孔段套管或水泥环应力要高于未射孔段,并且在套管射孔段内壁Mises应力最大。(5)油层段出砂导致对应的套管和水泥环的Mises应力值明显增加。随着油层出砂量的增加,套管Mises应力和轴向应力值剧增,并且在套管射孔处应力值变化最为显着。地层弹性模量越小,套管射孔处Mises应力越大,而内压变化对轴向应力的影响并不明显。(6)热采井基于应变设计的套管柱应充分考虑套管蠕变的影响;热采套管总应变和Mises应力随着温度和时间的增加而不断增加,并且在造斜段会出现突变。当地层渗透率和井底排液速同时取最小值时,井筒Mises应力最大,管柱处在最不安全状态,会首先在套管射孔段内壁发生失效。(7)基于三维数值模拟方法研究了热采井注汽焖井过程套管评价模型,以不同注汽周期对应的套管残余应力为基础,结合相应的套管失效判据,提出了一种注汽吞吐全周期内套管安全评价方法。(8)基于试验结果及井筒三维应力分析方法,开发了“基于应变的油气井管柱设计软件O/G Casing Strain based V1.0”,热采井计算应用的主要模块有:热采井管柱应变设计模块、ANSYS软件调用模块和近井区地应力计算模块等。并对多口工程实际热采井井筒管柱进行了力学计算及安全评价分析。
刘磊[6](2018)在《新疆风城油田SAGD+直井钻完井技术研究与应用》文中研究指明新疆风城油田为整装的超稠油油藏区块,巨大的油气资源需要新的工艺技术形成产能。目前采用常规水平井、SAGD等开采方式的事故率较高、采收率不理想。本文在调研了国内外相关技术经验,针对风城稠油油藏开发的具体情况,提出了SAGD+直井的开采方式进行技术设计,并结合钻完井过程中遇到的困难,提出了相应的技术对策。目前,新疆油田在采用常规水平井及SAGD的开采方式中常遇到下泵难;泵杆柱断落不易解决;双管作业工艺复杂、技术尚不完善;电潜泵在恶劣条件下问题较多等问题。针对这些问题本文提出SAGD+直井的开采方式,即在SAGD生产水平井的末端钻一口直井,水平井和直井形成有效连通,利用SAGD的上水平井注汽、下水平井渗流产油,在直井中对原油进行举升。针对SAGD+直井的开采方式,本文在钻完井技术上主要进行了如下研究:1、建立了浅层SGAD水平井井眼轨道模型,经过优化后该模型能最大限度降低钻柱摩阻,满足施工工艺的要求;2、对井身结构、钻具组合、工艺技术难点进行了分析,设计确定主体参数,系统评价钻具组合的力学特性和造斜能力,保证钻头按设计轨迹准确钻入油层,增加井眼轨迹控制能力;3、对锻铣、扩眼、联通关键工序进行合理化完善并对工具进行优化设计,设计专业Φ339.7mm套管锻铣工具和扩孔工具,通过磁导向技术实现两井之间的有效连通;4、对完井过程中的砾石填充、加砂量计算、热应力控制问题进行计算并制定出一种合适的完井方案。上述研究成果在风城油田重32和重37区块11对SAGD先导井组应用,原油产量由原来日均160吨上升至280吨,取得较好的社会与经济效益。现场实施的效果说明改水平井采油为直井采油,可以简化工艺、减少事故,泵排量大可提高采收率,便于完井作业和后期生产管理。目前现场试验中钻井实施成功率达到100%。本文的研究形成了一套适合新疆油田浅层超稠油SAGD水平井钻井的配套技术,为新疆超稠油油藏的开发探索出了一条高效可行的途径,对促进新疆总目标建设和一带一路能源供应具有重要意义。
李波[7](2017)在《热采水平井完井管柱力学行为模拟研究》文中指出热力开采是近年来发展较快的稠油开采技术,己经广泛应用于国内外稠油油藏的开发。热采水平井由于井身结构的限制,注汽工况导致的完井管柱损坏的情况也相当复杂。与常规的稀油开采方式相比,稠油油田出现的最主要问题是套管的变形、错断和泄漏等套损问题,而井口上移、井口冒汽、筛管屈曲等导致的失效问题更是不计其数,给油田生产造成了重大的经济损失。正确认识热采水平井完井管柱在井筒中的受力与变形对提高热采效率、保障完井安全具有非常重要的意义。本文在前人研究成果的基础上,针对热采水平井完井管柱力学认识相对薄弱的问题从理论和数值模拟两方面进行了研究。通过对热采水平井注汽过程中套管柱的受力分析,结合材料力学、弹性力学等相关理论,建立了热采过程中套管柱强度破坏的受力分析模型。建立了热采水平井完井管柱与水泥环(井壁)的有限元仿真模型,并与实验进行了对比验证;根据建立的有限元模型,研究了热采水平井直井段和水平段完井管柱的力学行为及其参数敏感性问题,对预防热采井完井管柱的破坏提出了指导意见。主要研究工作及相关结论如下:(1)根据弹性力学等相关理论,建立了套管在热应力和内外压作用下的三轴应力表达式,以使套管的有效应力控制在相应温度下的最小屈服极限内为准则,建立了一套稠油热采井的套管柱三轴预应力计算方法。(2)热采水平井直井段套管柱力学行为模拟研究:对套管水泥环界面之间的胶结模型和摩擦模型进行了研究,并且与实验对比验证了有限元模型的可靠性;通过对常规固井与三轴预应力固井的套管变形和应力分析,得到了预拉应力在一定范围内可以有效降低套管的Mises应力,起到保护套管的作用;只要选择合适的预拉力,同时保证固井质量,理论上可以避免井口抬升的现象;研究了胶结强度、套管壁厚以及基准温度对套管水泥环界面脱粘的影响,研究发现套管壁厚的增加和基准温度的上升都会增大套管水泥环之间的脱粘率,而当套管水泥环之间的胶结强度足够大时,可以避免井口抬升的现象。(3)热采水平井水平段筛管力学行为模拟研究:根据实体单元筛管模型在高温下的膨胀性能,建立了基于梁单元的等效筛管模型;研究了水平段筛管在350℃高温下的热应力分布及其屈曲行为,对热力补偿器的数量及安放位置进行了优化分析;并且对水平段管柱在注汽工况下的热屈曲特性及其敏感性因素进行了研究,研究发现增大摩擦系数和管柱的壁厚都会增大临界屈曲温度。通过以上研究,形成了一套比较完善的热采水平井完井管柱力学行为仿真方法。本文的研究内容对于发展我国特殊工艺井完井工艺理论具有重要的意义。
张代明[8](2017)在《稠油热采井剪环式双向热应力补偿工具研究》文中研究指明针对目前稠油井热采过程中,因注蒸汽造成套管损坏的问题,开发了一种剪环式双向热应力补偿工具,其原理是对注蒸汽时套管的热胀冷缩变形量进行有效补偿,释放套管自身的热应力,达到保护套管的目的。与常规的剪钉式单向补偿器相比,采用了性能更加稳定可靠的剪环式双向补偿结构,既可有效满足注蒸汽时的管柱伸长补偿,又可满足停注时管柱收缩补偿。该工具已在胜利油田得到广泛应用,取得了明显的效果。
刘阳[9](2016)在《胜利油田热采水平井管串损坏机理及预防措施研究》文中指出热采水平井以其开发效率高、经济效益好的特点,近年来成为了重要的稠油资源的开发方式。但是由于其井下环境的复杂性,热采水平井在稠油热采过程中发生了大量的损坏。胜利油田研究区块内发生的损坏井占到了热采水平井总数的26.9%,对油田生产造成了大量的经济损失。本文旨在对热采水平井损坏机理进行研究,以帮助油田防止热采水平井的损坏,减少经济损失。首先,本文对胜利油田研究区块内的热采损坏井进行了套损特征分析。统计分析了各个热采周期内较容易发生的损坏形式、损坏部位以及可能的损坏原因。然后,利用热采井竖直段温度场模型和水平段传热传质模型,并计算了水平段内的蒸汽温度和压力。其次,建立了热采水平井水平段管柱的热应力计算模型,编程计算了水平段管柱在注蒸汽和焖井阶段的受力情况,得到了不同时期内水平段管柱受力较大的危险区域,并分析了管柱所受围压等因素对管柱受力的影响。最后,分析了热采水平井水平段管柱上具体形式的破坏。利用有限元软件ANSYS计算了不同注蒸汽温度、不同井眼曲率下滤砂管端部的受力情况;利用FLUENT分析了当前产量下单纯的冲蚀磨损对滤砂管强度影响的可能性;分析了在地层坍塌、井眼缩径等可能的情况下水平段管串的受力分布及可能的危险区域。研究结果表明,蒸汽吞吐热采水平井管串损坏主要出现在生产前三个周期以及7个周期以后。在注蒸汽时期水平段跟端所受压应力较大,而在焖井时期水平段尾端区域所受到的拉应力较大。若管柱在受热膨胀后遇卡,随着温度的降低,管柱有被拉断的危险。注蒸汽时,滤砂管的端部及孔眼附近会产生明显的应力集中现象。
余雄风[10](2016)在《基于多因素耦合的热采井套损影响及防治研究》文中提出当今稠油资源丰富,注蒸汽法作为稠油开采的主要方式已被广泛应用。然而,油田热采井套管柱损坏率逐年增加,套损一直是油田开发中存在的一项技术难题,加之引起套损的因素多,各因素之间相互作用机理复杂,套损后对修复工具理论研究较少,这给油田生产造成了巨大的损失,严重影响了油井产量和经济效益。基于此,本文将非均匀地应力、高温高压和套管-水泥环本身质量等多种因素热固耦合,系统研究这些复合因素作用下的套损影响机理,并结合分析提出相应的套损预防和治理措施。本文主要进行以下工作:(1)运用弹性力学理论建立套管-水泥环-地层系统数学模型,研究热采前完整套管的近井应力场和位移场。分析了磨损管套损的影响,得出非均匀地应力下套管应力分布规律。(2)建立耦合多因素作用下的热采井套管热应力有限元模型,建立不同因素作用下套管的温度场和应力场,分析非产层和产层处套损影响机理,针对重要影响因素,进行热采井套管安全性多因素正交试验设计,对各因素进行敏感性分析,确定各因素作用下的显着水平,得出显着因素与套管热应力间的函数关系,并给出其等值线图,基于此提出热采下套损定量预防措施。(3)研究了固井水泥环缺陷,尤其分析气侵通道缺失和周向缺失不同缺陷参数下热采井套损的影响。得出水泥环气侵通道缺失占比和周向缺失深度对热采井套管应力影响较大,套管最大Mises应力随气侵缺失占比和水泥环周向缺失增大而增大。(4)针对由非均匀地应力引起的套管椭圆变形,设计一种可控防卡油气井套管整形装置,研究其工作原理。该装置结构简单,密封和润滑性能良好,能通过地面提供的压差合理控制整形,实现其可控。(5)基于莫尔积分理论推导套管修复时整形力和工具极差间的关系,并用真实值修正了理论值。利用弹塑性理论得到整形套管残余应力计算模型,利用有限元ABAQUS得出最长残余应力带的分布规律,基于残余应力优化滑块锥角在70°-80°范围内选取。本文为研究热采井套损机理提供了有力的理论支持,针对提出套损防治措施对油田后期套损修复具有重要意义,因此该研究不仅有理论上的意义,而且有工程实用价值。
二、热应力补偿器在超稠油开发中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、热应力补偿器在超稠油开发中的应用(论文提纲范文)
(1)稠油热采井防砂筛管失效机理及完整性研究(论文提纲范文)
1 防砂筛管热应力失效分析 |
1.1 筛管热应力损坏机理分析 |
1.2 热应力补偿器加放设计 |
2 防砂筛管冲蚀腐蚀条件下失效分析 |
2.1 回采阶段筛管冲蚀试验 |
2.2 注热阶段冲蚀-腐蚀模拟试验 |
3 结论 |
(2)油页岩原位开采井筒结构设计与研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 油页岩原位开采技术研究进展 |
1.2.1 国外研究进展 |
1.2.2 国内研究进展 |
1.3 高温管柱井筒完整性研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 存在的问题 |
1.5 主要研究内容及技术路线 |
1.5.1 主要研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
第2章 油页岩原位开采井筒模型建立 |
2.1 井筒结构及尺寸设计 |
2.1.1 加热方式选择 |
2.1.2 井筒结构设计 |
2.1.3 采出井位置 |
2.2 物理模型建立与网格划分 |
2.2.1 压裂前模型建立及网格划分 |
2.2.2 压裂后模型建立及网格划分 |
2.3 计算模型选择 |
2.4 边界条件设置 |
2.5 本章小结 |
第3章 油页岩原位开采井筒温度场模拟 |
3.1 高温井筒地层压裂前温度场模拟 |
3.1.1 长井段加热(加热器长600m)井筒温度场模拟 |
3.1.2 储层段加热(加热器长80m)井筒温度场模拟 |
3.2 高温井筒地层压裂后温度场模拟 |
3.2.1 长井段加热(加热器长600m)井筒温度场模拟 |
3.2.2 储层段加热(加热器长80m)井筒温度场模拟 |
3.3 井筒温度场模拟结果分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 油页岩原位开采高温井筒完整性分析 |
4.1 常规硅酸盐水泥性能评价 |
4.2 改性硅酸盐水泥性能评价 |
4.3 高温井筒水泥环完整性分析 |
4.4 高温井筒套管完整性分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 油页岩原位开采井筒结构优化 |
5.1 热应力补偿器适应性分析 |
5.2 热应力补偿器安放位置优化设计 |
5.3 井筒生产套管柱结构优化设计 |
5.4 本章小结 |
第6章 主要工作及结论 |
参考文献 |
致谢 |
(3)稠油热采井口抬升地面管线位移补偿与补偿器性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题来源、目的及意义 |
1.2 管线位移补偿的研究现状 |
1.2.1 管线位移补偿的方法 |
1.2.2 管线位移补偿器的种类 |
1.2.3 管线优化设计 |
1.3 主要研究内容 |
第二章 稠油井口地面管线有限元分析方法研究 |
2.1 引言 |
2.2 基于热耦合的稠油井口管线的有限元计算方法 |
2.2.1 稠油管线高温有限元计算方法 |
2.2.2 基于接触非线性的稠油管线补偿器计算方法 |
2.3 基于不同单元的地面管线及补偿器应力计算方法 |
2.3.1 基于管道单元的地面管线计算方法 |
2.3.2 基于实体单元的补偿器局部分析计算方法 |
2.4 小结 |
第三章 高温高压稠油井口位移补偿管系的整体受力分析 |
3.1 引言 |
3.2 基于热耦合的井口位移补偿管系力学分析模型的建立 |
3.2.1 管系结构及设计参数 |
3.2.2 管系数值模型的建立 |
3.2.3 管系工艺参数及计算工况 |
3.3 井口位移补偿管系结构补偿评价方法 |
3.4 不同井口位移补偿管系整体受力变形分析 |
3.4.1 井口位移补偿管系温度场计算 |
3.4.2 井口位移补偿管系整体受力变形计算 |
3.5 小结 |
第四章 基于轴向旋转补偿器的管线位移补偿研究 |
4.1 引言 |
4.2 轴向旋转补偿器受力分析 |
4.2.1 轴向旋转补偿器力学模型的建立 |
4.2.2 轴向旋转补偿器温度场分析 |
4.2.3 轴向旋转补偿器部件强度校核 |
4.3 轴向旋转补偿器螺栓选型与密封性能分析 |
4.3.1 轴向旋转部件螺栓选型及校核 |
4.3.2 轴向旋转部件密封性能分析 |
4.4 轴向旋转补偿器强度分析 |
4.5 小结 |
第五章 基于万向旋转补偿器的管线位移补偿研究 |
5.1 引言 |
5.2 万向旋转补偿器受力分析 |
5.2.1 万向旋转补偿器力学模型的建立 |
5.2.2 万向旋转补偿器温度场分析 |
5.2.3 万向旋转补偿器部件强度校核 |
5.3 万向旋转补偿器螺栓选型与密封性能分析 |
5.3.1 万向旋转部件螺栓选型及校核 |
5.3.2 万向旋转部件密封性能分析 |
5.4 万向旋转补偿器强度分析 |
5.5 小结 |
第六章 高温高压稠油井口地面管系位移补偿影响因素研究 |
6.1 引言 |
6.2 多变量多判别条件目标函数的建立 |
6.3 直臂与旋转臂长度对补偿管系的位移影响研究 |
6.3.1 单独改变一根直管臂和旋转臂对井口抬升量的影响 |
6.3.2 同时改变两直管臂和旋转臂对井口抬升量的影响 |
6.4 管架支撑高度对补偿管系的位移影响研究 |
结论与认识 |
参考文献 |
致谢 |
(4)对热应力补偿器在超稠油开发保护套管的应用研究(论文提纲范文)
1 结构设计与工作原理 |
2 应用情况 |
2.1 使用方法 |
2.2 套管使用情况 |
3 应用效果评价 |
3.1 技术情况 |
3.2 应用效果 |
3.3 局限性 |
4 结束语 |
(5)注蒸汽稠油热采井井筒管柱安全分析研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点摘要 |
第一章 绪论 |
1.1 问题的提出、研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 热采井套管损坏机理及预防技术研究现状 |
1.2.2 热采井筛管完井管柱受力及强度计算研究现状 |
1.2.3 油层工况变化对热采井完井管柱安全的影响分析研究现状 |
1.2.4 热采井管柱安全分析与评价研究现状 |
1.3 研究目标、研究内容及拟解决的关键问题 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
1.3.3 拟解决的关键问题 |
1.4 研究技术路线 |
第二章 热采井完井管柱材料力学性能试验研究 |
2.1 热采井完井管柱高温力学性能测试 |
2.1.1 试样与试验配置 |
2.1.2 材料试验结果及分析 |
2.2 热采套管与井口接头的焊接性能试验与评价 |
2.2.1 试样与试验准备 |
2.2.2 内压保载气密封试验 |
2.2.3 焊缝样金相低倍及缺陷分析 |
2.2.4 焊缝样显微组织及显微硬度分析 |
2.2.5 套管焊接接头材料可焊性综合分析结论 |
2.3 本章小结 |
第三章 热采井完井管柱温度场及应力场数值计算 |
3.1 地层热量传导理论模型 |
3.1.1 蒸汽采油热传导计算模型 |
3.1.2 半无限大地层中的垂向热传导 |
3.1.3 地层之间的热传导 |
3.2 井筒热量传导理论模型 |
3.2.1 井筒热损失计算 |
3.2.2 地层恒温时井筒热损失 |
3.2.3 地层温度变化时井筒热损失 |
3.3 注蒸汽井的温度场计算 |
3.3.1 不同视导热系数条件下的系统温度场分布 |
3.3.2 不同井深条件下的系统温度场分布 |
3.3.3 不同视导热系数对套管温度的影响 |
3.3.4 隔热管接头区的温度场分析 |
3.4 复杂约束条件下的热采管柱受力分析 |
3.4.1 约束条件下水平井热采管柱受力计算方法 |
3.4.2 热采水平井完井下入过程套管柱受力分析 |
3.4.3 注蒸汽过程井筒应力场计算及参数影响分析 |
3.4.4 注蒸汽过程中套管失稳校核 |
3.5 本章小结 |
第四章 热采井筛管完井管柱受力及强度计算 |
4.1 筛管受力理论及有限元分析模型 |
4.1.1 筛管受力理论分析 |
4.1.2 三维有限元模型的建立 |
4.2 均匀荷载作用下热采水平井完井筛管应力分布 |
4.2.1 应力系数 |
4.2.2 孔密对套管孔间应力分布的影响 |
4.2.3 孔径对套管孔间应力分布的影响 |
4.2.4 相位角对套管孔间应力分布的影响 |
4.2.5 壁厚对套管孔间应力分布的影响 |
4.3 均匀荷载作用下热采水平井完井筛管抗挤强度分析 |
4.3.1 抗挤强度系数 |
4.3.2 单参数变化对套管抗挤强度的影响 |
4.3.3 双参数变化对抗挤强度的影响 |
4.4 热采筛管参数对稳定性的影响研究 |
4.4.1 孔密变化对筛管整体稳定性的影响 |
4.4.2 孔径变化对筛管整体稳定性的影响 |
4.4.3 壁厚变化对筛管整体稳定性的影响 |
4.4.4 相位角变化对筛管整体稳定性的影响 |
4.4.5 筛管整体失稳临界荷载经验公式推导 |
4.5 本章小结 |
第五章 油层工况变化对热采井完井管柱安全的影响分析 |
5.1 油藏压降对热采井井筒应力场的影响 |
5.1.1 油藏压降对孔隙度与渗透率的影响 |
5.1.2 油藏压降过程中套管受力理论分析 |
5.1.3 油藏压降过程中套管与水泥环的受力数值模拟研究 |
5.1.4 油藏压降参数对井筒应力场的影响分析 |
5.2 油层出砂对热采井套管损坏的机理研究 |
5.2.1 出砂影响因素与出砂机理 |
5.2.2 出砂预测方法分析 |
5.2.3 出砂有限元仿真 |
5.3 热采井套管蠕变的数值模拟计算 |
5.3.1 显式蠕变有限元模型的建立 |
5.3.2 未考虑蠕变的套管受力状态 |
5.3.3 考虑蠕变的套管受力分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 注蒸汽热采井管柱安全评价与分析 |
6.1 热采井焖井过程管柱安全评价 |
6.1.1 基于应变的注汽热采井管柱安全评价 |
6.1.2 热采井管柱累计应变计算方法 |
6.1.3 热采井管柱评价模型验证 |
6.1.4 热采井管柱评价模型应用实例 |
6.2 热采井吞吐全过程管柱安全评价 |
6.2.1 管柱残余应力与吞吐周期之间的关系 |
6.2.2 热采井管柱全程评价与分析 |
6.3 热采水平井生产过程管柱安全分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 基于应变的热采油气井套管柱设计软件开发 |
7.1 软件执行标准及开发环境 |
7.2 软件总体结构设计及相关模块 |
7.3 软件界面设计 |
7.4 软件主要模块及功能 |
7.5 软件算例分析 |
7.5.1 热采直井套管柱算例分析 |
7.5.2 热采水平井管柱安全评估算例分析 |
7.6 本章小结 |
第八章 结论及展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
作者简介 |
(6)新疆风城油田SAGD+直井钻完井技术研究与应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 SAGD+直井技术的提出 |
1.4 研究内容及技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 风城超稠油SAGD+直井开采难点分析 |
2.1 风城超稠油油藏基本情况 |
2.1.1 基本概况及开发简史 |
2.1.2 储层特征及影响因素 |
2.2 新疆油田SAGD目前应用情况 |
2.3 风城超稠油SAGD开发面临的困难 |
2.3.1 SAGD开发实施的步骤 |
2.3.2 SAGD开发面临的主要问题 |
2.3.3 SAGD钻完井存在的难点 |
第三章 风城超稠油SAGD+直井关键钻井技术研究 |
3.1 SAGD+直井钻井技术难点及对策分析 |
3.1.1 SAGD+直井钻井技术风险 |
3.1.2 SAGD+直井钻井技术对策分析 |
3.2 SAGD+直井井眼轨道优化设计 |
3.2.1 主体参数及钻井方案确定 |
3.2.2 井身结构、井眼轨迹、钻具组合 |
3.2.3 总体施工流程 |
3.3 SAGD+直井关键工序技术措施 |
3.3.1 锻铣工序技术措施 |
3.3.2 扩眼工序技术措施 |
3.3.3 联通工序技术措施 |
3.4 本章小结 |
第四章 风城超稠油SAGD+直井关键完井技术研究 |
4.1 SAGD+直井完井技术难点及对策分析 |
4.1.1 SAGD+直井完井影响因素 |
4.1.2 SAGD+直井完井技术难点及对策分析 |
4.2 SAGD+直井完井优化设计 |
4.2.1 完井方式的确定 |
4.2.2 完井液体系与防砂筛管参数 |
4.2.3 完井总体施工流程 |
4.3 本章小结 |
第五章 现场应用及效果分析 |
5.1 现场应用实例 |
5.1.1 钻井施工情况 |
5.1.2 完井施工情况分析 |
5.2 对比及效果分析 |
5.2.1 SAGD+直井工艺上改进的措施 |
5.2.2 SAGD+直井经济性评价 |
5.2.3 SAGD+直井效果评价 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(7)热采水平井完井管柱力学行为模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.2.3 热采完井管柱力学研究中存在的问题 |
1.3 研究内容 |
1.4 技术路线 |
1.5 创新点 |
第2章 热采井管柱工况特点及载荷分析 |
2.1 稠油开采作业工况分析 |
2.1.1 蒸汽吞吐开采的特点 |
2.1.2 稠油开采作业中管柱的常见问题及预防措施 |
2.2 热采井管柱载荷分析 |
2.3 热采井套管损坏原因分析 |
2.3.1 套管压缩与弯曲 |
2.3.2 套管屈曲 |
2.3.3 套管剪切 |
2.3.4 套管挤毁 |
2.4 套管水泥环界面的胶结力组成 |
2.5 胶结强度的影响因素 |
2.5.1 井眼与套管因素 |
2.5.2 地层条件 |
2.5.3 水泥浆 |
2.5.4 钻井液 |
2.5.5 施工工艺 |
2.6 温度对套管力学性能的影响 |
2.7 本章小结 |
第3章 热采井套管柱的三轴预应力计算 |
3.1 套管三轴热应力计算 |
3.2 受均匀内外压套管应力计算 |
3.2.1 平面轴对称问题的通解 |
3.2.2 均匀内外压产生的套管应力 |
3.3 注蒸汽套管柱的强度校核 |
3.4 套管三轴预应力设计 |
3.5 套管单轴预应力设计 |
3.6 本章小结 |
第4章 热采水平井直井段套管柱力学行为数值模拟 |
4.1 热采井套管-水泥环有限元模型建立的方法 |
4.1.1 基本假设 |
4.1.2 单元选取 |
4.1.3 模型力学参数 |
4.1.4 井眼轨迹及管柱模型建立 |
4.1.5 边界条件 |
4.2 套管-水泥环界面接触模型 |
4.2.1 胶结模型 |
4.2.2 摩擦模型 |
4.3 模型验证 |
4.4 常规固井套管变形及应力分析 |
4.4.1 套管变形分析 |
4.4.2 套管应力分析 |
4.5 预应力固井套管变形及应力分析 |
4.5.1 预应力对套管的应力分布影响 |
4.5.2 预应力对井口抬升的控制效果 |
4.6 套管水泥环界面脱粘敏感因素分析 |
4.6.1 胶结强度对脱粘的影响 |
4.6.2 套管壁厚对脱粘的影响 |
4.6.3 基准温度对脱粘的影响 |
4.7 本章小结 |
第5章 热采水平井水平段筛管力学行为数值模拟 |
5.1 等效筛管有限元模型的建立 |
5.2 筛管-井壁有限元模型的建立 |
5.2.1 基本假设 |
5.2.2 建模方法 |
5.2.3 边界条件 |
5.3 筛管的热应力分析 |
5.3.1 筛管一端完全约束 |
5.3.2 筛管一端自由伸缩 |
5.3.3 热力补偿器的工作原理 |
5.4 热力补偿器的安装设计方法 |
5.5 计算实例分析 |
5.5.1 等间距安装热力补偿器 |
5.5.2 非等间距安装热力补偿器 |
5.6 热屈曲特性研究 |
5.6.1 管柱屈曲形态的变化过程 |
5.6.2 管柱壁厚对临界屈曲温度的影响 |
5.6.3 摩擦系数对临界屈曲温度的影响 |
5.6.4 环空间隙对临界屈曲温度的影响 |
5.7 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果 |
(8)稠油热采井剪环式双向热应力补偿工具研究(论文提纲范文)
1 热采井套管损坏机理 |
2 热采井预防、改善套管损坏的措施 |
3 常规热应力补偿工具 |
3.1 工作原理 |
3.2 存在问题 |
3.2.1 剪切受力不均匀 |
3.2.2 剪钉性能不稳定 |
3.2.3 单向补偿且补偿距离较短 |
4 剪环式双向热应力补偿工具 |
4.1 双向补偿功能 |
4.2 铝制剪环代替钢制剪钉 |
5 结论 |
(9)胜利油田热采水平井管串损坏机理及预防措施研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 热采井温度场计算分析现状 |
1.2.2 热采井管串损坏分析现状 |
1.2.3 热采井套管损坏预防措施现状 |
1.3 研究目的及意义 |
1.4 主要研究内容 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 论文研究内容 |
第二章 热采井筛管完井损坏特征分析 |
2.1 胜利油田研究区块热采水平井应用情况 |
2.2 热采水平井损坏井统计分析 |
2.3 不同完井结构的管串损坏特征 |
2.4 本章小结 |
第三章 热采水平井水平段管串应力分布研究 |
3.1 热采井水平段温度模型 |
3.2 水平段管串应力模型建立 |
3.2.1 模型假设 |
3.2.2 微元段受力分析 |
3.2.3 微元段受力平衡方程 |
3.3 水平段管串应力计算 |
3.3.1 注蒸汽阶段管串应力 |
3.3.2 焖井环境下管串应力 |
3.4 本章小结 |
第四章 水平段管串不同损坏原因分析 |
4.1 管串弯曲对水平段管柱应力影响 |
4.2 滤砂管局部应力 |
4.2.1 端部热应力 |
4.2.2 含砂油流对基管强度的影响分析 |
4.3 管柱遇卡对管柱应力的影响 |
4.4 热采井地应力对管串的应力影响 |
4.5 本章小结 |
第五章 热采水平井管柱损坏预防措施 |
5.1 热力补偿器安装位置优选 |
5.2 防治管柱损坏的其他建议 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(10)基于多因素耦合的热采井套损影响及防治研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 热力采油简介 |
1.1.1 蒸汽吞吐 |
1.1.2 蒸汽驱动 |
1.2 研究目的和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国内研究现状 |
1.3.2 国外研究现状 |
1.4 主要研究内容和创新点 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 本文创新点 |
1.4.3 研究思路 |
第2章 非均匀地应力对套管承载的影响 |
2.1 非均匀地应力场分析 |
2.1.1 非均匀地应力简介 |
2.1.2 地应力的测量和反演 |
2.1.3 非均匀地应力的计算 |
2.2 非均匀地应力下套管受力解析解 |
2.2.1 系统力学模型建立 |
2.2.2 近井套管应力场解析解 |
2.3 非均匀地应力下套管受力有限元解 |
2.3.1 几何和材料属性 |
2.3.2 网格划分和边界条件 |
2.3.3 模型验证 |
2.3.4 套管近井应力场和位移场 |
2.4 非均匀地应力下磨损套管的影响分析 |
2.4.1 月牙形磨损套管的计算模型 |
2.4.2 月牙形磨损套管的有限元模型 |
2.4.3 磨损结构参数对套管的影响分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 耦合多因素的热采井套管安全性分析 |
3.1 热采井套管热应力计算 |
3.1.1 热采井井筒结构 |
3.1.2 套管工况载荷分析 |
3.1.3 井筒温度场 |
3.1.4 套管热应力 |
3.1.5 热疲劳机理 |
3.1.6 模型边界条件 |
3.2 热采井套管安全性有限元分析 |
3.2.1 有限元模型 |
3.2.2 温度场分析 |
3.2.3 热疲劳分析 |
3.3 热采井套管多因素安全性正交试验设计 |
3.3.1 正交试验设计简介 |
3.3.2 正交试验设计 |
3.3.3 正交直观分析 |
3.3.4 方差分析 |
3.3.5 敏感性分析 |
3.3.6 热应力定量关系式 |
3.3.7 注采因素优化 |
3.4 本章小结 |
第4章 水泥环缺陷对热采井套管损坏的影响 |
4.1 水泥环缺陷 |
4.2 水泥环气侵通道缺失对热采井套损影响 |
4.2.1 气侵通道缺失模型 |
4.2.2 计算结果和讨论 |
4.3 水泥环周向缺失对热采井套损影响 |
4.3.1 水泥环周向缺失模型 |
4.3.2 计算结果和讨论 |
4.4 本章小结 |
第5章 热采井套损防治措施研究 |
5.1 热采井套损预防措施研究 |
5.1.1 热采井套损原因分析 |
5.1.2 热采井套损预防措施 |
5.2 套损治理工具结构设计 |
5.2.1 典型的机械式整形工具 |
5.2.2 一种可控防卡油气井套管整形装置 |
5.2.3 主要技术特点和技术参数 |
5.2.4 整形装置的可控性分析 |
5.3 套损修复力学分析 |
5.4 基于残余应力的整形装置结构优化 |
5.4.1 整形残余应力 |
5.4.2 残余应力计算模型 |
5.4.3 残余应力有限元模型 |
5.4.4 残余应力分布规律 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论和展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、热应力补偿器在超稠油开发中的应用(论文参考文献)
- [1]稠油热采井防砂筛管失效机理及完整性研究[J]. 贾立新,韩耀图,陈毅,陈彬,徐涛. 装备环境工程, 2021(01)
- [2]油页岩原位开采井筒结构设计与研究[D]. 李云龙. 中国石油大学(北京), 2020
- [3]稠油热采井口抬升地面管线位移补偿与补偿器性能研究[D]. 李茂奎. 东北石油大学, 2019(03)
- [4]对热应力补偿器在超稠油开发保护套管的应用研究[J]. 张大勇. 石化技术, 2019(02)
- [5]注蒸汽稠油热采井井筒管柱安全分析研究[D]. 董卫. 中国石油大学(华东), 2018(07)
- [6]新疆风城油田SAGD+直井钻完井技术研究与应用[D]. 刘磊. 中国石油大学(华东), 2018(07)
- [7]热采水平井完井管柱力学行为模拟研究[D]. 李波. 西南石油大学, 2017(11)
- [8]稠油热采井剪环式双向热应力补偿工具研究[J]. 张代明. 石油矿场机械, 2017(02)
- [9]胜利油田热采水平井管串损坏机理及预防措施研究[D]. 刘阳. 中国石油大学(华东), 2016(07)
- [10]基于多因素耦合的热采井套损影响及防治研究[D]. 余雄风. 西南石油大学, 2016(03)