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荆丘油田石油套管变形撕裂问题?
作者:天津启亨石油套管 来源:www. 点击数: 更新时间:2014年11月18 【字体:

    

承受均匀外压力的长薄壁油套管具有后屈曲稳定性的结论.从华北荆丘油田全管变形井段的地层岩性、固井水泥和套管钢材的力学性能测定入手,验证了地应力引起的岩石塑性流动是导致套管变形的主要因素,提出了套管变形的计算力学模型,用弹塑性有限元软件进行了仿真计算,并以此为基础,提出了防治套管变形的几种方法。对这类油田新井套管往设计和老井修复,具有重要的理论指导意义。泥岩吸水蠕变和膨胀、油层出砂、岩层滑动、断层活动、地震活动造成套管损坏等地质因素是套管损坏的内因:固井质量问题、射孔、井位部署的问题、注水、压裂等工程因素是造成套管损坏的外因。论文对广利油田套损井进行研究。分析本断块的地质结构、油藏地应力分布、油藏物性以及其开发历史的基础上,对引起套管损坏的各种原因进行分析、计算和推断,并使用ANSYS进行套管的强度分析。

         此前广利油田引起套损的主要原因为:地层水矿化度过高(2.71110~4mgl对井下套管腐蚀严重,大幅度降低了套管强度;由于固井质量差,井眼周围存在应力集中,泥岩膨胀使地层对套管产生非均匀载荷,造成井下套管在固井质量存在问题处损坏。建议在固井时应最大限度提高固井质量,深井套管强度设计时,必须考虑非均布外载对套管抗挤强度的影响及套管防腐性能,另外,开发过程中,除采取控压、控水、防止泥岩进水等方法外,注采平衡也是防止套损发生的重要措施。高密度聚磺体系钻井液中进行了非API标准的TP140钢级套管磨损试验,对某新型超高强度钢(83钢)进行950℃淬火不同温度回火(200700℃),除测定其静态力学性能外,利用霍普金森杆采用动态压缩和强迫剪切方法对其动态压缩性能进行了研究,并分析了回火温度对其性能的影响。

         结果表明,在250450℃范围内回火后存在回火脆性,塑韧性较差,绝热剪切破坏较严重,其他温度下回火,随回火温度的升高,材料塑韧性和绝热剪切破坏程度逐步改善。采用分离式HopkinsonBar技术对不同热处理工艺的TC6钛合金进行了动态剪切试验,研究了不同组织状态及不同应变率下的绝热剪切敏感性,并进行了金相观察及分析。结果表明:不同组织对TC6钛合金的绝热剪切敏感性有很大的影响,片状组织的绝热剪切敏感性最小,而球状组织的绝热剪切敏感性最高;随着组织中α相的增加,材料的绝热剪切敏感性增加;随着同一类型中晶粒尺寸的减小,材料的绝热剪切敏感性降低;随应变率的提高,TC6钛合金的绝热剪切敏感性也随之增加。采用SEM和EBSD等显微分析技术研究了一种N80油套管调质处理(QT前后焊缝组织的演变规律。实验结果表明,经调质处理N80套管焊缝中心区的{101}101织构明显增强,而热影响区从较弱的{101}101织构变为较强的近{111}101织构。并且,焊缝和热影响区组织中取向差角小于10°的小角度晶界和大于50°的大角度晶界数量显著增加,而介于10°~50°之间的晶界数量下降。调质处理前焊缝和热影响区中晶粒尺寸分布较为均匀,而调质处理后主要以小尺寸晶粒为主。

          抗挤毁性能是的一项至关重要的性能指标.椭圆度和壁厚不均是存在于油套管中的初始微小几何缺陷.运用Koiter初始后屈服理论分析承受均匀外压力的长薄壁油套管的后屈曲性态及其缺陷敏感性。分析了聚磺体系钻井液密度对TP140套管磨损性能的影响。分析结果表明,聚磺体系水基钻井液中,当正压力和转速一定时,钻井液密度越大,TP140钢级套管的磨损效率、摩擦因数和套管磨损综合评价因子越大;采用套管磨损综合评价因子衡量套管耐磨性能更为合理。对YK1井技术套管磨损进行力学分析,认为井身质量(尤其是全角变化率)钻柱轴向拉力及侧向力、钻井时间、套管强度、套管内外钻井液密度、固井质量等是影响深井(超深井)套管磨损的主要因素。计算了该井技术套管磨损量并描述了套管磨损形状。大位移井、大斜度井、水平井以及狗腿度较大的深井钻井过程中,常常出现套管严重磨损的问题。给正常钻井完井作业带来极大困难,同时易降低油气井使用寿命,严重时还会导致油气井部分井段或整口油气井报废。针对这些突出问题,研制开发了一种新型的GXJM-1有机减磨剂,并建立其室内评价方法,开展了室内评价及现场应用。

       通过室内评价及现场应用表明,GXJM-1有机减磨剂使用方便,可实现对套管和钻井管柱的有效保护,一定程度上解决了川西北地区深井和超深井钻井过程中套管磨损的难题,同时也验证了所建立的室内评价方法与现场应用结果基本一致,可用于同类产品室内评价和质量检验。

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