射孔对套管的影响.docVIP

射孔对套管损坏的影响研究 1.1射孔对套管损坏的影响分析 1.1国内外油田射孔套管损坏现状 由于长期注水开发, 加之频繁的措施作业及井身结构、完井固井质量、套管材质及腐独等诸多因素的影响, 近几年, 各油田套管损坏速度呈直线上升趋势。70年代以来，我国油田套管损坏十分严重。据不完全统计，从1979年初到1983年底，全国套管损坏油气井数已达到3000多口。到1991年底，全国套管损坏油气井数已超过4500口，1993年底已达10800多口。近年来，套管的损坏在国外油田也呈上升趋势。 油、气井套管损坏，最早是在玉门油田发现的。 80 年代前期，大庆、吉林、江汉等油田先后出现了不同程度的套管损坏。 80 年代后期，华北、中原、胜利、青海、长庆、辽河、四川等油田也出现了不同程度的套管损坏。 90 年代以来，上述大部分油田套管损坏呈直线上升趋势。而且，我国西部的吐哈、塔里木等油田也出现了套管变形。可见，我国多数油田都出现了严重的套管损坏，截至1994年，套管损坏并已达13500多口，给油气生产带来了严重的损失。为什么我国各油田会出现如此多的套管损坏井呢？不少油井建成不足 1 年的时间，有的刚建成1个月就出现了套管严重变形，甚至错断，被迫停产，这些问题值得从理论上和在实际工作中加以总结与研究。 而美国1989年的统计表明，过去10年中，每年美国钻井花费总额平均超过220亿美元，而用于套管的约35亿美元，占年平均开支的16%左右，在所有钻井项目中居第二。套管的损坏严重妨碍了油田的正常生产，已成为目前国内外石油开采中的一个急需解决的重要问题。 1.2套管损坏的影响 当套管损坏井数达到一定数量后，就会给油田正常开发带来难以弥补的损失。 （1）导致注采井网层系布局越来越不合理 虽然多数套管损坏井尚能带病工作，但难以进行增产、增注措施，使开发方案的规划和实施常受井况限制。 （2）导致原油产量下降 套管损坏影响油田生产有三种情况：①油水井套管损坏严重的关井停产；②套管损坏轻微的带病生产；③注水井套管损坏不能正常注水，影响油并生产。 （3）导致打更新井重新投资 某处于开发中期的油田采出程度只有 13 . 1 % ，但因套管损坏已正式报废的井达80口以上，为了稳产，每年需打调整井60口以上。 1.3射孔对套管强度影响 射孔是完井的重要工艺要求，但射孔对套管强度有很大影响.射孔时由于选择的射孔枪型与套管壁厚配合不当，或者由于套管材质的屈服强度和张力强度过高，套管往往被具有很高穿透力的射孔弹所撕裂或震裂。通过对多口射孔井的调查表明，位于深孔段的套管，不论钢级如何，均有不同程度的损坏，这些损坏一部分是射孔本身所造成，另一部分是由于射孔后降低了套管的抗挤压强度而造成的。射孔方式对射孔段套管损坏实践证明，射孔对套管有相当严重的影响。在孔眼附近应力集中，会使套管发生明显破坏。射孔引起的套管破损可分为两类：一是由外挤力引起的射孔套管失稳；二是由轴向拉力和内压力引起的套管强度改变。套管射孔强度分析研究基本理论及方法套管研究类型确定 利用有限元分析软件—“ANSYS”着重分析研究了5?″套管：钢级N80，壁厚为7.72和9.17；钢级P110，壁厚为9.17和10.54四种规格的套管，在下列三种情况下的内容： （1）针对N80-7.72、N80-9.17、P110-9.17、P110-10.54三种规格套管的射孔段，分别以一种射孔参数组合，在不同外压条件下的应力场分析研究； （2）以上四种规格套管，分别以不射孔、射孔和重炮射孔为研究对象，按照实验的加载方式建立模型，进行压屈服条件下的分析研究。 利用有限元分析软件—“ANSYS”对四种规范的套管，在不同的射孔状况和外界条件下，进行应力场分析，求解压屈服条件下套管强度降低情况，并建立仿真靶位进行射孔、重炮补孔，进行套管抗外挤压模拟实验，然后将理论计算结果与实验结果对比分析。分析研究的分析研究的基本理论依据以弹塑性力学中的有限元法为基本理论依据，进行平面应力问题和平面应变问题研究，并采用有限元解法进行平面问题离散化、单元分析和整体分析。 平面问题离散化将复杂的弹塑性体看成是由无限个质点组成的连续体，并简化为有限个单元组成的集合体，实行平面问题离散化。单元分析 1）求出单元节点位移和节点力之间的转换关系=[K] 式中：[K]=，[K]——转换矩阵，——单元节点位移，——节点力。 2）求单元应变转换式和单元应变力 单元应变力弹性方程： 应力应变转换式： 3）求单元节点力=[B]t( 式中：t——厚度；(=——三角形单元的面积。 4）单元刚度矩阵的性质和特性 物理意义：单元刚度矩阵中每一个元素是一个刚度系数，它的物理意义是单位节点位移分量所引起的节点力分量。 对称性：单元刚度矩阵是一个对称矩阵，也就是说