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套管-水泥环-地层多层组合系统受力特性分析 被引量：27
1
作者 王宴滨 高德利 房军 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期387-392,490,共6页
以弹性力学为基础,对套管-水泥环-地层多层组合系统在理想固井状况下受非均匀地应力和均匀内压时的受载特性进行了分析;并依据接触条件和连续条件建立了相应的线性代数方程组,得到了套管-水泥环-地层多层组合系统应力分布的解析解;研究... 以弹性力学为基础,对套管-水泥环-地层多层组合系统在理想固井状况下受非均匀地应力和均匀内压时的受载特性进行了分析;并依据接触条件和连续条件建立了相应的线性代数方程组,得到了套管-水泥环-地层多层组合系统应力分布的解析解;研究了水泥环厚度、弹性模量、泊松比、套管层数变化对最内层套管外壁径向应力分布规律的影响,并讨论了上述因素对最内层套管外壁径向应力最大值及应力分布非均匀系数的影响。结果表明:上述因素对最内层套管外壁径向应力的分布均有影响;对于具体问题,应综合考虑组合系统的几何、力学参数确定上述参数的最优值。本文研究可为复杂地层套管柱设计及多层复合材料的抗外挤问题提供参考。 展开更多
关键词 套管-水泥环-地层 多层组合系统 受力特性 解析解
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非均匀地应力下水泥环完整性规律研究 被引量：13
2
作者 刘海龙 邓金根 +3 位作者 赵军 邱汇洋 曹文科 李杨 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第23期37-41,80,共6页
套管-水泥环-地层系统界面的密封失效,将导致高压气体上窜至井口而引起环空带压,给油气田的勘探开发带来安全、环保隐患。通过研究直井水泥环在各种应力状态下的变形破坏特征,揭示了水泥环力学特性对其水力胶结失效的影响规律,发现较高... 套管-水泥环-地层系统界面的密封失效,将导致高压气体上窜至井口而引起环空带压,给油气田的勘探开发带来安全、环保隐患。通过研究直井水泥环在各种应力状态下的变形破坏特征,揭示了水泥环力学特性对其水力胶结失效的影响规律,发现较高的内压下,在水平最小地应力方位水泥环内壁有进入塑性的可能性;在45°方位上水泥环内壁有发生剪切滑移破坏,造成水力胶结失效的可能性;但是水泥环产生拉伸破坏的可能性较小;所以水泥环内壁是危险面,为了防止水泥环失效,水泥环应该具有低模量,高强度和高泊松比的特性。 展开更多
关键词 非均匀地应力 套管-水泥环-地层 完整性 力学参数
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基于套管-水泥环-地层热固耦合作用的多层套管环空附加压力预测模型 被引量：7
3
作者 胡志强 杨进 +5 位作者 刘书杰 李文龙 李舒展 冯鹏天 张亢 荆晨 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1824-1832,共9页
深水油气井生产阶段受地层高温流体的影响,会产生套管环空圈闭压力上升现象,严重威胁井筒完整性。本文推导出了基于套管-水泥环-地层热固耦合作用下的环空流体介质、自由段与封固段套管的位移函数,建立了多层套管环空附加压力矩阵方程,... 深水油气井生产阶段受地层高温流体的影响,会产生套管环空圈闭压力上升现象,严重威胁井筒完整性。本文推导出了基于套管-水泥环-地层热固耦合作用下的环空流体介质、自由段与封固段套管的位移函数,建立了多层套管环空附加压力矩阵方程,提出了套管环空压温比计算公式,分析了环空流体介质热弹性、套管壁厚和弹性参数、水泥环弹性参数等因素对各层套管环空附加压力分布规律的影响。结果表明:各层套管环空附加压力沿井筒上升方向逐渐增加,油层套管与生产管柱之间的A环空产生的压力附加值最大,增加环空流体压缩性、提高套管壁厚和提升水泥环弹性参数可有效降低套管环空附加压力,保障井筒安全. 展开更多
关键词 套管-水泥环-地层 热固耦合 多层套管 环空附加压力 控制措施
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热固耦合作用下的套管-水泥环-地层多层组合系统应力分析 被引量：6
4
作者 赵新波 韩生超 +2 位作者 杨秀娟 闫相祯 张立松 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期837-843,共7页
考虑非均匀地应力、内压和地层高温对高温高压井套管-水泥环-地层多层组合系统的作用,应用弹性力学理论,结合边界条件、接触条件和连续条件,获得热固耦合作用下套管-水泥环-地层多层组合系统应力分布的解析解。讨论水泥环厚度、弹性模... 考虑非均匀地应力、内压和地层高温对高温高压井套管-水泥环-地层多层组合系统的作用,应用弹性力学理论,结合边界条件、接触条件和连续条件,获得热固耦合作用下套管-水泥环-地层多层组合系统应力分布的解析解。讨论水泥环厚度、弹性模量、泊松比、地层温度、套管-水泥环层数对最内层套管内壁Mises应力分布规律的影响。研究结果表明:上述因素对最内层套管内壁Mises应力的分布均有影响;对比套管-水泥环-地层的单层和多层组合系统,多层组合系统的最内层套管内壁的Mises应力较单层系统明显降低,这说明多层组合系统具有重要的工程价值。 展开更多
关键词 套管-水泥环-地层 热固耦合 多层组合系统 弹性力学
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非均匀地应力下套管应力的敏感性分析
5
作者 杨军伟 贾善坡 +2 位作者 隋晓凤 王建军 贺海军 《当代化工》 CAS 2022年第3期619-624,共6页
套损是影响地下储气库井筒完整性的关键问题,制约着储气库长期的安全生产。为此,基于弹性力学理论,运用有限元分析方法,建立了理想固井状态下的套管-水泥环-地层组合分析模型,对受非均匀地应力时组合体各层Mises应力的分布规律进行了研... 套损是影响地下储气库井筒完整性的关键问题,制约着储气库长期的安全生产。为此,基于弹性力学理论,运用有限元分析方法,建立了理想固井状态下的套管-水泥环-地层组合分析模型,对受非均匀地应力时组合体各层Mises应力的分布规律进行了研究,讨论了套管应力对水泥环与地层的弹性参数变化的敏感程度。结果表明:套管内壁的应力明显高于水泥环和地层内壁的应力且沿井周呈非均匀分布;地层弹性模量对套管内壁应力的影响最为显著,套管应力随地层弹性模量的增加急剧减小;其次为水泥石弹性模量,当其与地层弹性模量相同时,套管应力达到最大。该研究成果可为优化套管完井设计和预防套管损坏提供理论参考。 展开更多
关键词 地下储气库 有限元 套管-水泥环-地层 非均匀地应力 敏感性分析
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套管-水泥环-地层应力分布的理论解 被引量：71
6
作者 殷有泉 陈朝伟 李平恩 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期835-842,共8页
利用弹性力学理论研究地应力场中套管-水泥环-地层系统应力分布的理论解,在求解过程中,将原问题分解为两个相对简单的子问题．考虑到套管井系统是层状结构的特点,且各层受力情况具有相似性。进一步地,基于两个弹性力学平面应变基本问题... 利用弹性力学理论研究地应力场中套管-水泥环-地层系统应力分布的理论解,在求解过程中,将原问题分解为两个相对简单的子问题．考虑到套管井系统是层状结构的特点,且各层受力情况具有相似性。进一步地,基于两个弹性力学平面应变基本问题的解,采用结构力学的求解思想,由位移连续条件分别求得了两个子问题的解,最后由叠加原理得到了原问题的理论解． 展开更多
关键词 套管-水泥环-地层系统 应力分布 理论解 平面应变问题 叠加原理
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非均匀地应力场中套管井井周应力分布及影响因素研究 被引量：8
7
作者 吴飞鹏 蒲春生 +2 位作者 王湘增 罗明良 刘涛 《石油天然气学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期114-118,共5页
用解析方法对非均匀地应力场中的套管-水泥环-地层应力分布进行了分析,并编制相应计算程序,来分析套管井周围径向、周向应力的分布规律,并依此研究了套管内径、套管壁厚、水泥环壁厚、水泥环弹性模量对套管所受径向、周向应力的影响规... 用解析方法对非均匀地应力场中的套管-水泥环-地层应力分布进行了分析,并编制相应计算程序,来分析套管井周围径向、周向应力的分布规律,并依此研究了套管内径、套管壁厚、水泥环壁厚、水泥环弹性模量对套管所受径向、周向应力的影响规律。研究结果表明套管-水泥环-地层系统中各界面上的周向、径向应力均呈椭圆图形分布,且各界面周向应力以及套管与水泥环接触面径向应力的长轴均指向最小主压应力方向;套管外壁周向应力随着水泥环弹性模量的减小、套管内径的增大、套管壁厚的减小、水泥环壁厚的减小而逐渐增大;套管径向应力,随着水泥环弹性模量的减小、水泥环壁厚的减小、套管内径的减小、套管壁厚的增大而逐渐增大;影响套管周向应力的主要因素是水泥环的弹性模量和套管内径,影响套管径向应力的主要因素是水泥环的弹性模量和套管壁厚。分析认为适当提高水泥环的弹性模量、减小套管内径、增加套管壁厚,可减小套管应力,提高套管井抗挤强度。研究成果对优化套管完井设计、避免套管变形损坏、指导套管井的各种井下作业措施均具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 非均匀地应力场 套管-水泥环-地层系统 套管载荷 应力分布规律
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深层环境下固井水泥水化放热特性及井周温度场演化规律研究
8
作者 刘忠飞 刘江峰 +4 位作者 王孝亮 张耀晖 袁中涛 张子灏 李致宏 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2024年第3期161-169,共9页
塔里木盆地已建成我国最大的超深层油气生产基地,深层环境会对水泥水化放热特性产生一定的影响,研究深层环境下水泥水化放热及传热特性对明确井周温度场演化规律至关重要。文章首先根据现场实测资料建立了塔里木油田近井和远井地层温度... 塔里木盆地已建成我国最大的超深层油气生产基地,深层环境会对水泥水化放热特性产生一定的影响,研究深层环境下水泥水化放热及传热特性对明确井周温度场演化规律至关重要。文章首先根据现场实测资料建立了塔里木油田近井和远井地层温度方程,根据不同地层深度的温度分布情况,开展了不同温度下G级水泥水化放热实验,基于Krstulovic-Dabic(K-D)经典水化动力学模型,结合水泥成核结晶与晶体生长、相边界反应以及扩散三过程反应特征推导了不同温度下水泥水化放热预测曲线,进一步推导了套管-水泥环-地层热传导模型,并将放热曲线作为热源代入到有限元模型中,得到了不同井深的套管与水泥在水化放热与高温地层的共同作用下温度场的变化情况。研究结果可为下一步分析有限局部空间的温度场变化对地层压力和套管变形影响提供技术支持。 展开更多
关键词 塔里木油田 水泥水化放热 套管—水泥环—地层热传导模型 井周温度场
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