高產(chǎn)氣井完井管柱力學(xué)分析

1、高產(chǎn)氣井完井管柱力學(xué)分析 目 錄目 錄1摘 要3ABSTRACT4第一章緒論51.1 論文的意義51.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀5 高產(chǎn)氣井完井管柱力學(xué)分析發(fā)展現(xiàn)狀5 高產(chǎn)氣井完井管柱振動(dòng)分析發(fā)展現(xiàn)狀61.3 主要研究內(nèi)容9 完井管柱屈曲分析9 完井管柱力學(xué)理論分析10 完井管柱振動(dòng)分析101.4 技術(shù)路線10第二章 高產(chǎn)氣井完井管柱屈曲分析11 完井管柱幾何關(guān)系12 完井管柱靜力平衡方程12 完井管柱物理方程13 完井管柱屈曲方程及臨界載荷132.2 高產(chǎn)氣井完井管柱軸向變形分析15 完井管柱軸力變形15 井完井管柱溫度變形18 完井管柱鼓脹變形19 完井管柱螺旋彎曲變形20 完井管柱總變形212.

2、3 完井管柱載荷分析212.4 高產(chǎn)氣井完井管柱強(qiáng)度分析理論222.5 本章小結(jié)23第三章 投球打壓封隔器管柱坐封前后變形分析233.1 投球打壓封隔器坐封原理及特點(diǎn)233.2 投球打壓式封隔器管柱變形分析24 投球打壓式封隔器管柱初始變形研究內(nèi)容25 投球打壓式初始管柱變形量分析25第四章 封隔器與套管相互作用力分析274.1 封隔器卡瓦與套管相互作用分析27 卡瓦受力狀態(tài)分析28定后卡瓦段套管應(yīng)力分布29 卡瓦作用下卡瓦段套管強(qiáng)度分析314.2 水力錨爪力學(xué)分析32 水力錨爪抗剪強(qiáng)度分析33 水力錨爪抗擠強(qiáng)度分析344.3 本章小節(jié)34第五章 高產(chǎn)氣井完井井下管柱振動(dòng)分析355.1 完井井

3、下管柱振動(dòng)產(chǎn)生原因分析355.2 高產(chǎn)氣井完井管柱振動(dòng)機(jī)理36 地層流體流經(jīng)異徑管柱產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，管柱產(chǎn)生振動(dòng)36 開關(guān)井時(shí)地層流體驟停，壓力沖擊使管柱振動(dòng)37 地層流體流經(jīng)管柱變截面壓力波動(dòng)引起管柱振動(dòng)38 地層流體流過管柱產(chǎn)生橫向振動(dòng)385.2 地層流體脈動(dòng)引起管柱共振40第六章 結(jié)論42致 謝43參考文獻(xiàn)44摘 要隨著高產(chǎn)氣藏陸續(xù)投入開發(fā)，高產(chǎn)氣井完井管柱能否長期工作變得非常重要。為了確保管柱能夠長期工作，必須對(duì)完并管柱進(jìn)行力學(xué)分析。本文針對(duì)高產(chǎn)氣井完井封隔器管柱存在的問題，基于經(jīng)典力學(xué)理論，考慮完井封隔器管柱邊界約束，分析完井管柱的屈曲狀態(tài)，給出了正弦屈曲和螺旋屈曲的臨界載荷，并根據(jù)完

4、井各工序已知參數(shù)導(dǎo)出管柱變形和強(qiáng)度安全計(jì)算公式。分析永久式完井封隔器結(jié)構(gòu)及坐封原理，建立超靜定力學(xué)模型并求出了封隔器卡瓦作用下套管的抗擠強(qiáng)度及套管所允許承受的軸向載荷根據(jù)水力錨爪咬入套管內(nèi)壁深度，分析水力錨爪的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。找到了引起產(chǎn)氣井完井管柱振動(dòng)的原因?yàn)殚_關(guān)井引起的激波、管柱變截面引起的空穴現(xiàn)象、地層產(chǎn)出物脈動(dòng)對(duì)管柱產(chǎn)生的激勵(lì)。分析引起管柱振動(dòng)的原因，給出管柱振動(dòng)頻率，提出了減緩管柱振動(dòng)的措施。根據(jù)井身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、管柱各工序下的邊界條件、管柱規(guī)格、管柱組合、完井各工序參數(shù) 管柱內(nèi)外流體密度、井口壓力、井口溫度、管內(nèi)流體流量等 確定管柱工作載荷，利用以上力學(xué)理論及專家現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，評(píng)價(jià)整

5、段管柱安全性。關(guān)鍵詞：高產(chǎn)氣井，完井管，管柱受力分析ABSTRACTWith high as greservoirs have been put into development, High-yield long-term gas well completion string can become very important. In order to ensure the long-term work column, Column must be completed and the mechanical analysis.In this paper, high-yield gas well

6、completion packer string problems, based on the theory of classical mechanics, Consider the completion packer string boundary constraints, analysis of the buckling state of completion string given sinusoidal and helical buckling critical load of buckling,Completion of the process according to the kn

7、own parameters of the deformation and strength of security derived column formulas. Completion of the permanent type packer and the packer structure principle, Establishment of indeterminate mechanical model obtained under the packer slip casing and casing collapse strength to withstand the axial lo

8、ad permitted under the jaw to bite into the casing hydraulic anchor wall depth, Analysis of the shear strength of hydraulic anchor claws and crushing strength. Find the cause producing gas well completion string Vibration of the shock wave caused by the switch well, tapered column caused by cavitati

9、on, formation of the column output pulse generated by material incentives. Analysis of string vibration caused by the reasons given string vibration frequency, vibration column proposed mitigation measures. Well structure according to the characteristics of the boundary column under the conditions o

10、f the process, column size, column combinations, completion of the process parameters column density of the fluid inside and outside, the wellhead pressure, wellhead temperature, the tube fluid flow, etc. to determine column work load, Mechanics theory and expert use of the above field experience, t

11、he safety evaluation of the whole column.KEY WORDS: High-yield wells, Completion tube, Column stress analysis緒論1.1 論文的意義隨著“西氣東輸”戰(zhàn)略的實(shí)施，一批高產(chǎn)氣藏陸續(xù)投入開發(fā)。這些氣田產(chǎn)量高，在如此高的產(chǎn)量與溫度、壓力下，井下工具、管柱能否承受完井作業(yè)載荷，完井管柱能否長期工作，是非常關(guān)鍵的問題。如何防止井下管柱失效已成為人們關(guān)心的主要問題。管柱是油氣生產(chǎn)中的關(guān)鍵工具，它在井下受力情況極為復(fù)雜，由于各方面的原因造成油管柱的破壞時(shí)有發(fā)生。高產(chǎn)氣井在生產(chǎn)過程中，管柱要承受內(nèi)壓、外壓、自重、管內(nèi)流體的粘滯力、井支反力等多種外載的聯(lián)合作用。在施工或生產(chǎn)過程中，由于軸向壓力的作用，管柱可能發(fā)生正弦或螺旋彎曲：由于產(chǎn)出流體的脈動(dòng)，管柱