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《中国石油大学》 2009年
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稠油热采井套管应力分析

高亮  
【摘要】: 我国稠油资源十分丰富,在稀油资源日益紧缺的今天,对稠油开采越来越重视,但在稠油开采过程中出现大量的套管损坏问题严重制约了稠油的开采。本文研究热采井井筒内部应力分布情况,分析各种固井方案的使用效果和套管损坏的原因,这对防止套管损坏和热采井的套管设计有着重要的意义。 本文模拟套管在井下真实受力情况,建立了井筒实体模型。在注汽阶段,井筒受到地应力、注汽压力和井筒受热膨胀产生热应力的作用。为得到井筒内部应力分布,本文首先对热采井井筒的载荷进行求解,包括使用Orkiszewski法对井筒内蒸汽流态的判别,建立传热模型求解井筒温度场,应用黄荣樽模型求解地应力。在准确求解载荷的基础上,分别对现阶段在稠油热采井中常使用的常规固井、预应力固井和使用热应力补偿器方式,利用有限元软件ANSYS对井筒模型进行应力数值模拟求解。通过分析数值结果,发现使用常规设计的套管在常规固井情况下套管在封隔器以下均发生不同程度的屈服;使用预应力固井和使用热应力补偿器的方法可以使套管在注汽阶段处于弹性状态,但安全余量很小;使用了保护套管措施后均不同程度恶化了水泥环与地层应力状况。在研究如何防止套管损坏措施时,发现所有的热应力计算都仅考虑套管的单轴热应力对套管的影响,这样的设计明显不够精确。本文建立了一套应用双向应力椭圆的对套管进行双轴预应力方法,通过数值模拟对使用效果进行验证。通过分析数值结果发现,使用双轴预应力设计的套管有更大的使用安全系数,不过也有与其它预应力方法相同的缺点,双轴预应力设计同样恶化了水泥环与地层的应力状况,为保证套管的正常使用,还要使用高强度水泥。
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TE345

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【引证文献】
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【参考文献】
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1 孙磉礅;孤东油田稠油热采井套损机理及防控措施研究[D];中南大学;2010年
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