页岩气压裂过程套管失效机理有限元分析

在页岩气压裂作业过程中,套管容易出现变形、破裂、错断等破坏性形式。为此,运用ABAQUS有限元分析软件建立套管的二维平面应变模型,模拟计算压裂后套管Mises应力及变形分布,找到套管损坏的主要影响因素。然后利用ABAQUS中关键字*Field实现地层岩石的性能随压裂进行不断降低,从而对四川某井套管失效问题进行了三维模型的实例分析。通过对有限元结果分析和对比压裂后MIT多臂测井曲线,认为套管失效是压裂过程中地层岩石性能降低、改造区域不对称、施工压力大以及地应力场重新分布共同作用的综合结果。最后提出压裂过程中套管失效的应对措施。该项研究结果可为页岩气压裂引起套管失效的防治提供理论依据。     

油井套管失效破裂原因分析

对B油井套管通过宏观观察和电镜扫描分析,借助于自制电解平面加工仪进行残余应力测试,分析了引起油井套管开裂的原因和裂纹形成的机理。结果表明,介质腐蚀和内应力共同作用导致套管失效破裂,并对其形成机理进行了讨论。     

CNG加气站储气井井筒受力模型的建立与评价

近年来各地CNG加气站常有储气井井窜事故发生,造成天然气泄漏,储气井报废,有时还引起火灾、爆炸等严重后果.基于套管、水泥环和地层满足弹性应力分布的基础上,建立了套管-水泥环-地层耦合模型,分析了地层基本力学参数、水泥环几何及物理参数、套管几何参数等因素对井筒受力的影响规律,确定了储气井发生井窜失效的主要原因和控制措施.     

热电偶套管开裂失效分析

针对加氢反应器的热电偶套管开裂原因进行了失效分析.通过扫描电镜和能谱仪对套管开裂的断口进行了检测分析,结果表明,反应器内部的H2S介质腐蚀作用加上介质流体对悬臂安装的热电偶套管的冲击产生交变应力,造成套管发生腐蚀疲劳开裂,并提出相应的解决措施.     

高酸性气田套管柱安全可靠性评价方法研究

普光气田H2S和CO2含量高,属于高酸性气田,如何评价套管柱的安全可靠性、确保气田长期稳定开发成为关键问题之一。在分析载荷对套管作用机理的基础上,研究了套管载荷计算模型,并根据可靠性理论,将套管柱整体作为串联系统,结合酸性气田套管柱失效形式的分析,提出了套管柱单元及整体系统可靠度计算模型,建立了酸性气田套管柱安全可靠性评价方法。实例分析结果表明：P101-2H井开发初期套管柱系统安全可靠度为100%,证明了井身结构设计的合理性,经过10-20 a的开发,由于腐蚀、射孔、地层活动等因素造成套管强度减小,导致套管柱整体可靠度降低,存在发生失效的可能性。     

压缩载荷造成套管柱早期失效的原因分析

简述某油田某一口注水井出现套损的情况，从套管设计，受压管柱的失效机理，地层因素和操作等方面分析了引起注水井套管先期损坏的原因，提出了在钻井工程设计中，应把套管的抗压强度(压缩载荷)作为必须考虑的设计参数的重要性。     

页岩气直井体积压裂过程套管失效的数值模拟

页岩气等致密油藏开发过程中常采用分簇射孔和复合桥塞分段大型水力加砂压裂的方式来改造储层,在作业过程中出现了大量的油层套管失效现象,导致正常的完井增产作业无法进行,严重影响了增产效果,降低了完井质量。为此,运用ABAQUS有限元分析软件建立地层-水泥环-套管的三维有限元模型,模拟计算压裂后套管Mises应力及变形分布。通过对有限元结果分析和对比压裂后MIT多臂测井曲线,认为套管失效原因为压裂后局部地层岩石强度非均匀降低,套管受挤压变形,致使套管截面椭圆度和弯曲曲率过大,导致井下工具下入遇阻遇卡。最后提出压裂过程中应该根据地层岩性和地应力参数选择合理的完井方式、压裂层段或分段方式和长度,加强随压裂监测技术,实时优化压裂分段、分簇工艺和施工压力参数,为页岩气压裂引起套管失效的防治提供理论依据。     

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文章采用水泥石相态分析等方法,对水泥石腐蚀机理进行了探讨,指出地层水溶蚀基体Ca(OH)2、与Ca(OH)2作用生成非胶结相及扩散作用,是水泥石腐蚀和套管外壁腐蚀破坏的基本原因,提出用抗腐蚀水泥形成保护环防止套管外壁腐蚀的技术思想,研制开发出8适应封固洛河地层的新型低密度水泥体系,应用该体系成功地解决了长庆油田洛河水 套管外壁腐蚀的技术难题,有效延长了油气井生产寿命。     

普光气田气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

气体钻井技术虽然大幅度提高了普光气田上部陆相地层钻井速度，但屡次出现钻具失效事故，不仅影响钻井速度，而且威胁井下安全。分析了钻具失效规律，并通过宏观分析判断钻杆为疲劳和腐蚀疲劳断裂，钻铤为疲劳断裂。从气体钻井自身因素、钻柱运动（包括公转和纵向共振）、钻具腐蚀、钻井方式、钻铤弯曲强度比不足等方面分析钻具失效原因，提出使用空气锤钻井技术、加强钻具探伤、优化钻具组合和钻井参数、缓解钻具腐蚀、加强钻柱振动监测等预防措施。指出应加强气体钻井钻具失效的微观机理、钻柱运动与动力学、岩屑对钻具的冲蚀磨损、钻具腐蚀、消除钻柱公转等方面的研究以预防钻具失效。     

普光气田气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

气体钻井技术虽然大幅度提高了普光气田上部陆相地层钻井速度，但屡次出现钻具失效事故，不仅影响钻井速度，而且威胁井下安全。分析了钻具失效规律，并通过宏观分析判断钻杆为疲劳和腐蚀疲劳断裂，钻铤为疲劳断裂。从气体钻井自身因素、钻柱运动（包括公转和纵向共振）、钻具腐蚀、钻井方式、钻铤弯曲强度比不足等方面分析钻具失效原因，提出使用空气锤钻井技术、加强钻具探伤、优化钻具组合和钻井参数、缓解钻具腐蚀、加强钻柱振动监测等预防措施。指出应加强气体钻井钻具失效的微观机理、钻柱运动与动力学、岩屑对钻具的冲蚀磨损、钻具腐蚀、消除钻柱公转等方面的研究以预防钻具失效。     

胜坨油田套管损坏规律及控制因素研究

胜坨油田目前已经进入开发后期,油水井套管损坏严重。分析顿坏套管的埋深、损坏类型以及套管损坏井使用寿命与开发阶段的关系,并从泥岩吸水蠕变和膨胀、储集层压力持续下降、套管腐蚀以及下套管和完井、固井过程中施工不当等方面分析了套管损坏的控制因素。研究发现,地层水腐蚀是造成胜坨油田明化镇组及浅层套管损坏的主要原因;泥岩吸水蠕变、储集层沉积压实是造成E_(s1)、E_(s2)段套管损坏主要原因。为有效减缓套管损坏速度,针对油田后期出现的油层压力持续下降,应合理调整注采井网,同时应防止注水窜入泥岩地层;提高注水质量,减缓污水对套管的腐蚀;在施工过程中应建立套管保护措施,防止时套管的人为损坏。     

临盘油区套管损坏机理研究及防治措施应用

临盘油区内的临盘、商河油田已有近30年的开发历史，临南油田虽只有10年的开发历史，但由于油藏埋藏深，地层水矿化度高，对套管腐蚀严重，使套损井逐年增多，严重影响油田开发井网和正常的原油生产。通过对临盘油区套损井跟踪分析，找出了套损的主要原因是地质因素和工程因素，并采取针对性的套管防治措施和套管修复技术，有效地减少了套损井。     

注水开发油田泥岩层套管蠕变损坏机理研究

注水开发油田的套管在泥岩层中发生对称缩径变形而损坏,这是由于套损段周围的泥岩进水软化后,岩石力学特性发生变化,改变了作用在套管上的非对称外挤蠕变载荷的分布并加大了该载荷所致。鉴于此,根据泥岩含水量与泥岩力学特性的关系,建立了套管水泥环泥岩蠕变力学模型,研究了围岩弹性模量对蠕变载荷大小及分布的影响,以及在该载荷作用下套管弹塑性变形的规律,揭示了在注水开发一段时间后套管往往受蠕变载荷作用而损坏的机理。     

宝浪油田宝北区块套管失效机理研究

为了深化宝浪油田的套损机理研究．提出了套管损坏因素新的分类方法。根据该新分类法,研究了宝北区块的套损机理。研究结果揭示了套损井的分布区域在主力油藏区域和主力油层;在构造顶部区域和油层顶部层段;为边缘注水井;集中在强度较低,变形量较大的煤层段和泥岩层段;在储层强度较低的射孔段。这些规律可以用有限元分析和实验结果合理地解释。     

油水井套管损坏类型及机理分析

由于长期注水开发,加之频繁的措施作业及井身结构、完井固井质量、套管材质及腐蚀等诸多因素的影响,近几年,各油田套管损坏速度呈直线上升趋势。在充分现场调研的基础上,系统研究了油田套管损坏的各种类型,分析了造成套管损坏的各种因素和生成机理,提出了油田开发实践中避免或减少套管损坏的具体措施和建议。     

高温高压含硫气井生产套管设计

川东北海相储层具有（ 超） 深、 高温、 高压、 含 Ｈ ２ Ｓ ／ Ｃ Ｏ ２特征, 恶劣的井下工况使生产套管服役环境异常苛刻, 易出现套管磨损、 变形、 泄露、 破裂等事故, 在有盐岩层等特殊地层存在时失效风险更大。从高温高压含硫气井复杂工况出发, 分析了井深、 Ｈ ２ Ｓ腐蚀、 高温、 盐岩层等特殊地层对生产套管设计的影响, 浅析了管具下入、 固井等对生产套管设计的特殊要求, 提出了高温高压含硫气井可采用尾管固井后回接、 增加管柱壁厚以及上大下小的复合套管柱结构, 以降低上部管柱的应力水平、 解决高强度与抗硫能力要求间的矛盾, 此外, 系统提出了高温高压含硫气井套管强度设计的方法, 在川东北 Ｈ ＢＴ １ ｆ ３气井成功现场应用, 对高温高压含硫气田生产套管安全经济设计具有重要的借鉴意义。     

孤东油田四区油水井套管损坏规律及其对策研究

通过对孤东油田四区套管变形井的分类分析,研究了套管损坏在纵向,横向及时间上出现的规律,重点探讨了油水井套管损坏形成机理,发现油出砂,高压注水等是造成套管损坏井增多的主要原因,提出加强防砂,温和温水,合理控制生产压差是防治套管损坏的重要措施保证。     

Genesis Types and Diagenesis Compaction Mechanisms of Sandstone Rreservoirs in Dynamic Environments in Oil/Gas Basins in China

1. Introduction The significant characteristic of sandstone diagenesis in a sedimentary basin is the gradual reduction of pore volume in sandstone with the progression of burial diagenesis. The main causes for the change of pore volume in sandstone are compaction, pressure dissolution and authigenic cementation (Liu, 1992). In the oil/gas basins in China, compaction or compaction-pressure solution are the important factors, or even the major factors accounting for the reduction of pore volume…     

吐哈油田套管损坏机理分析及套管保护技术

统计分析了吐哈油田各采油厂套管损坏情况,指出吐哈油田套损主要形式是套管变形,套损点对应岩层主要为泥岩,套损部位主要集中在油层段及其顶部以上30m以内,套损主要原园是高压注水导致泥岩吸水发生蠕变膨胀迫使套管变形,油井变形大干水井的原园与油井生产压差过大有直接关系。通过研究提出了套管损坏的预防方法。即开发前期的预防方法和开发中的预防方法。     

我国油田套管损坏的原因探讨

近年来,我国油田套管损坏速度呈直线上升趋势,有的井不足1年时间,有的井刚完井1个月套管就坏了,给原油生产带来重大损失。套管损坏,一是套管柱设计不合理,特别是在盐岩、泥(页)岩地层,设计载荷偏小;二是不合理的注水,加速了套管的损坏;三是套管柱强度设计本来就不富余,射孔给套管带来一定的损害,加速了套管损坏;四是套管的外腐蚀使套管穿孔造成内腐蚀,腐蚀使套管更易损坏;五是油层出砂、固井质量、套管缺陷等使套管损坏。造成套管损坏的因素很多,具体到每口井必然有一些主要因素,找到主要因素才好采取防范措施。