油层出砂形成空洞对套管的影响研究

通过模拟试验分析了油层出砂形成的空洞位置及其大小对套管的影响;认为当套管承受的压力大于临界压力时,套管就失稳。套管在空洞处可能发生弯曲变形。     

中短半径水平井弯曲井段套管受力分析

套管柱在高井眼曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形，有可能导致强度破坏和变形失稳。为了研究套管在弯曲载荷作用下的应力分布及变形情况，采用三维实体单元，运用有限元方法建立了中短半径水平井弯曲井段套管的计算模型，分析了三种不同外径尺寸的套管在一定围压和不同弯曲载荷作用下的最大径向变形量和最大等效应力值，并分析其随井眼曲率的变化规律。计算表明，井眼曲率增大，弯曲井段套管的径向变形和应力也随之增大；同一井眼曲率下，外径较大的套管，径向变形和应力也较大。通过研究，对高井眼曲率下中短半径水平井弯曲井段套管柱强度设计提供了理论依据。     

弯曲井段中套管柱挠曲变形的分析计算

水平井中的造斜段井身轨迹处于弯曲状态，因此位于其中的套管柱具有初弯曲。这样弯曲井段中套管柱不仅要受到自重产生的横向均布载荷和纵向载荷的作用，而且还有初弯曲，受力及变形很复杂。在考虑弯曲的条件下利用力法对弯曲井段中套管柱的挠曲变形进行了分析计算，推导出了相应的计算公式，其结论对工程实际有一定的指导意义。     

套管柱在水平井弯曲段的可下入性

套管柱在水平井弯曲段随井眼弯曲产生较大的弯曲应力和受到较大的摩擦阻力，有可能产生强度破坏、密封失效、稳定性破坏而不能下入。下套管前应对套管柱通过弯曲段的可能性加以判断，其准则是：（１）下套管通过弯曲段时，套管柱在直井段的浮重应大于总摩阻；（２）弯曲应力与拉应力之和小于套管的最小许用应力；（３）在弯曲段套管柱不发生屈曲变形；（４）螺纹密封不应失效。经判断套管柱不能通过弯曲段时，可用不封固井底的完井方式（如裸眼完井及其变种形式）。     

港西油田套管变形原因分析及对策

对港西油田套变形的分类和形态进行了统计，认为油层出砂、断层复活，泥岩吸水膨胀，频繁修井作业和施工不当，固井质量不合格是引起套管损坏的原因，从防止治砂和套管柱的设计两个方面提出了预防港西油田套变的措施。     

水泥环性质对套管抗挤强度影响的有限元分析

套管常在油层和泥岩部位严重损坏，分析认为这是生产过程中地应力发生了变化，导致油层孔隙压力或泥岩力学性质改变，造成地应力重新分布的结果。因此，水泥环的质量对套管的影响较大。建立了二维平面轴对称和平面应变有限元模型，利用Ansys有限元软件分析了套管在水泥环影响下的变形特征。分析表明，最大应力在套管内壁产生，均匀我荷下套管抗挤强度是非均匀载荷的5～7倍，而且栽荷椭圆度越大，套管内壁应力越大。增大水泥环弹性模量可以有效减小套管最大应力，因此，均匀我荷下应适当提高水泥环弹性模量，以达到提高套管抗挤强度的目的。     

油层套管内压力变化与水泥石压力变化的相关性

在油气井中,油层套管内压力变化是最普遍、最常见的一种现象.油层套管内的压力变化不仅会引起油层套管发生变形和受力变化,还会引起水泥石和技术套管发生变形和受力变化.掌握了油层套管内压力变化和水泥石内外侧压力变化的相关规律,就能掌握油层套管、水泥石的载荷变化情况,从而有效地对油层套管、水泥石进行安全分析,并提出更为有效的油层套管保护措施.文章着重研究油层套管 水泥石 地层体系中油层套管内压力变化与水泥石压力变化相关规律,同时给出一些算例供读者参考,然后介绍油层套管 水泥石 技术套管 地层体系的一些求解处理方法,最后介绍水泥石内外侧压力变化值的应用.     

定向井套管挠曲变形的准确计算方法

定向井里套管的挠曲变形问题,实际上是在轴向力和横向均布载荷下的纵横弯曲问题。本文选用能量法的分析手段,求得该问题的准确表达式和精确解,对套管扶正器的安放位置有一定指导意义。     

简述采油三厂油田套管损坏及保护情况

结合采油三厂油田215口套管损坏变形井的调查，详细地描述了该油田套管损坏变形类别及近15年套损速度和套损原因，并着眼于油层的保护，提出了相应的保护套管的措施，文章论述比较具体，分析比较细微，给克拉玛依油田老区油层套管保护，合理地开发老区油田均有一定参考作用。     

人工神经网络方法对油层套管射孔结果的预测

油层套管射孔开裂是石油套管应用过程中主要失效模式之一,是多年来一直未能很好解决的问题。在介绍人工神经网络方法的基本原理后,以油层套管射孔开裂为例概述了人工神经网络在油层套管失效模式判别及分类方面的应用。阐述了对油层套管射孔结果预测的三个步骤：第一,对影响油层套管射孔结果的多种理化性能指标进行分析并筛选出主要特征集合;第二,对典型样本进行有监督或无监督的学习训练;第三,利用学习结果对待判样本进行判别预测并提出使用建议。预测实例表明,人工神经网络方法是解决套管射孔开裂问题的一种有效措施。     

热采井半预热固井技术

在热力采油井中,注入蒸汽加热油层套管,油层套管受热产生压应力,当压应力达到套管钢材的屈服极限后,套管开始变形。计算表明,如果用常规方法固井,在通常的注汽温度下,套管都因热应力而产生屈服变形。目前现场采用的防止热破坏方法在理论上没有得到论证。热采井半预热固井技术是在注水泥完毕后,通过井口向油层套管内下入加热器,加热油层套管到预定的温度,使水泥在加热条件下凝固,水泥终凝后取出加热器。该技术可使套管在整个开采过程中一直处于弹性状态,不发生塑性变形,从而解决了套管热破坏问题。     

大规模体积压裂情况下套管弯曲力计算方法

目前的套管弯曲力计算模型仅考虑了温度变化引起的弯曲力放大因子,忽略了弯曲段管体自重沿轴线上分量产生的轴向力。针对这种情况,综合考虑温度和自重的影响,推导出温度和自重双重作用下管体的弯曲力计算公式,并对套管弯曲力进行校正,根据双轴应力公式计算出套管抗击强度显著降低。分析结果表明,轴向力增大会对套管强度产生严重影响,压裂时其内压传递到管外,管内突然泄压会导致管内压力瞬间降到0,此时是套管抗外挤失效最危险工况;拉伸载荷计算不精确可直接影响套管抗外挤和抗内压强度校核,运用提出的计算模型可以较为精确地计算出压裂后套管轴向力。所得结论对页岩气井套管的强度优化设计具有参考意义。     

套管弯曲井机械磨铣打通道技术

针对胜利油田打通道修复套管弯曲井时，由于磨铣工具单一，操作不规范造成的打通道效果不佳的问题，改进了磨铣工具，设计了找眼、扩铣、取直3种工艺管柱，形成套管弯曲井机械磨铣打通道技术。该技术首先利用高效领眼铣锥进行找眼和初始磨铣．然后使用多级高效锥面铣锥由小到大逐步扩铣变形段，最后将高效铣锥短节和铣锥组合使用对变形段进行强制取直。现场施工中，通过对施工管柱必要的校核计算，确定合理的操作参数，可以有效减少打通道施工中常见的套管开窗和管柱断裂等事故。胜利油田应用该技术对24口套管弯曲井进行了修复，23口井获得成功，成功率95．8％。机械磨铣打通道技术是修复套管弯曲井的一种有效的技术手段。     

辽河油田热采井套损防治新技术

辽河油田稠油热采过程中套管损坏严重。经大量调查研究认为，造成套管先期损坏的原因是：热应力大，油井出砂，API圆螺纹接头和偏梯形螺纹接头不适合热采井要求，水泥封固质量不好，水泥环空段套管易变形，隔热管和隔热措施不力。采取的措施有：提拉预应力，用N80偏梯套管取代普通套管，使用热呆专用水泥返到井口．用良好的隔热管。治理后热采井套管损坏虽有所下降，但套管先期损坏依然严重。采取的新措施主要是：用热应力补偿器减少注蒸汽时套管应力，用TP100H套管以增强抗热变形能力，用TP120TH外加厚套管解决油层套管因出砂和射孔引起的套管轴向应力问题。经过长期的研究与实践，减缓了热采井套管先期损坏速率。参13     

热采井预压固井技术

计算表明，注蒸汽稠油井如果用常规方法固井，在通常的注汽温度下，套管都因热应力而产生屈服变形。目前现场常用的防止套管热破坏方法不能从根本上解决问题。提出了热采井预压固井技术，即在注水泥结束后，向油层套管施加压力，使套管膨胀。计算实例表明，采用预压固井技术后，热采井在整个生产周期内，套管不但正常，而且还有较大的安全系数。给出了热采过程中，套管内应力的计算模型。     

热采井出砂套管损坏机理的有限元分析

热采井出砂套管损坏机理已成为桐油热采生产中迫切需要解决的问题。油层大量出砂造成的空洞、塌陷等引发套管弯曲，局部热应力集中，使套管应力增加而损坏。文章采用三维有限元法，对辽河油田杜84段二区内的若干口井，按照出砂量的不同进行数值计算．得到了热采井套管、水泥环、射孔与油层的应力场分布规律及套管的应力与出砂量的变化关系，并得出了热采出砂井套管损坏的机理。     

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目前大斜度井、水平钻井日益普遍,但是由于井眼弯曲等多种因素的作用,大斜度井、水平井的管柱在井眼弯曲段存在较严重的磨损,管柱的严重磨损是钻这类井必然存在的现象,因此进行套管磨损预防、预测与处理技术的研究是一个迫切需要解决的问题。套管在给定位置处单位长度所受的侧向力与井斜角和钻入深度等许多因素有关。文章通过受力与变形分析,导出在增斜段侧向力的计算模型,通过对微分方程组的求解,最终导出了在套管单位长度上侧向力的关系表达式。该参数的确定在套管柱设计,井下套管摩阻分析,尤其是在开展套管磨损问题的分析中占有非常重要的地位。     

油层套管损坏因素的分析及预防

综合国内外油田油层套管的损坏因素分析认为:有油田注水中注采不平衡;自然地震,断层失稳;泥岩吸水膨胀、盐岩蠕变,固井质量,水的腐蚀等,以及套管质量和施工质量不合格等因素造成套管变形、破裂、错断等,并提出了如何防止和控制套管损坏的措施。     

膏盐层局部双层组合套管固井技术

利用注水泥装置实现局部井段双层组合套管注水泥工艺，达到增加套管抗外挤强度的效果。双层组合套管由油层套管和外层套管组成，外层套管通过注水泥上、下阀与油层套管连接，而在套管之间注以零析水、微膨胀水泥浆。该技术已在华北油田荆丘地区现场应用１２井次，施工顺利，效果良好，解决了荆丘地区新钻井的套管变形损坏问题。     

萨中开发区注聚区块套管损坏原因

近几年来，随着聚合物驱油方式的工业化应用，萨中开发区注聚区块葡一组油层部位套管损坏井数急剧增加，套损的加剧直接影响着聚驱井 的正常生产，同时危胁着周围水驱井网的安全，通过研究注聚区块葡一组套损特点，系统地分析了引区葡一组油层部位套损的主要原因，分析认为套损加快的主要原因：一是由于聚驱井网部分井长期超破裂压力注入聚合物溶液，导致油层破裂，出砂损坏套管；二是注聚后主力油层压力上升的同时，易在油层变差部位及二类连通的河间薄差层形成异常高压层，使通过该部位的多口油水井套管损坏，并提出了控制葡一组套管损坏的基本措施。