特殊類型井油層套管選擇與管柱設(shè)計技術(shù)研究.pdf

1、套管選擇與管柱設(shè)計研究是石油工程師及管材供應(yīng)商十分關(guān)注的研究課題.隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展和鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步,出現(xiàn)了多種油井管服役條件較為苛刻的油氣井,如深井、超深井、定向井、稠油熱采井、高溫高壓井等等,有時還要在高寒地區(qū)或高陡構(gòu)造帶鉆進(jìn)并遇到酸性介質(zhì)環(huán)境.在這些苛刻井況下如何進(jìn)行油層套管的合理選擇與設(shè)計,目前國內(nèi)外尚無公認(rèn)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn).該文首先對全國油層套管損壞情況進(jìn)行了調(diào)研,綜述了套管設(shè)計和套管損壞機(jī)理的研究概況.運用計算機(jī)仿真技術(shù)

2、、有限元法及現(xiàn)代非線性理論,分別研究了注水開發(fā)引起套管變形和錯斷的機(jī)理、稠油熱采造成套管斷裂的機(jī)理、深井套管接頭泄漏和滑脫的機(jī)理,并針對各種特殊井況下套管損壞的具體原因,提出了相應(yīng)的預(yù)防措施,該研究成果已在青海油田得到了成功應(yīng)用.其次,在研究和評價API Bulletin 5C3擠毀壓力公式的基礎(chǔ)上,提出了套管抗擠強(qiáng)度計算的新公式,所研究的模型和軟件已用石油管材研究所、寶鋼鋼管分公司的部分實物擠毀試驗數(shù)據(jù)作了驗證,研究表明,該模型在理論

3、研究、現(xiàn)場應(yīng)用及改進(jìn)套管質(zhì)量等方面都有十分重要的意義.同時,API/ISO Collapse Sub-Team已用現(xiàn)有的數(shù)百次試驗數(shù)據(jù)對該公式進(jìn)行了計算檢驗,結(jié)果證明,該公式比現(xiàn)行API擠毀壓力公式的計算精度高,而與該國際合作組織正在研究而尚未定版的某些公式的計算結(jié)果相當(dāng).該研究成果已受到API/ISO Collapse Sub-Team的重視和肯定,目前作者正在參加該組織的修改API/ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作.最后,在常規(guī)套管柱強(qiáng)度設(shè)

4、計方法的基礎(chǔ)上,建立了特殊類型井套管柱強(qiáng)度設(shè)計的數(shù)學(xué)模型,開發(fā)了一套特殊類型井套管柱強(qiáng)度設(shè)計軟件,可用于深井、定向井、稠油熱采井、高壓油氣井的油層套管柱強(qiáng)度設(shè)計.該軟件建立了所有API套管的強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫,同時用戶可以根據(jù)需要任意追加新產(chǎn)品強(qiáng)度數(shù)據(jù).目前,已用該軟件對新疆油田、遼河油田四口特殊類型井的套管柱設(shè)計進(jìn)行了校核,并于2003年4月用于青海油田躍進(jìn)二號構(gòu)造的套管柱設(shè)計,結(jié)果表明,其可靠性比現(xiàn)有的常規(guī)套管柱設(shè)計要高,具有較大的工程推廣