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

1

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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非均匀地应力下的套管损坏机理 被引量：16

2

作者 霍志欣 王木乐 +2 位作者 王奎升 林觉振 孟令祥 《石油矿场机械》 2008年第3期65-69,共5页

通过建立非线性有限元模型,分析了不同条件下不同套管内壁临界应力的变化规律,得到了不同生产内压下的临界地应力方程。套管内壁临界应力的分布随着最小地应力的增大及临界地应力非均匀系数的减小,其变化规律由不规则形状最终趋于一缩... 通过建立非线性有限元模型,分析了不同条件下不同套管内壁临界应力的变化规律,得到了不同生产内压下的临界地应力方程。套管内壁临界应力的分布随着最小地应力的增大及临界地应力非均匀系数的减小,其变化规律由不规则形状最终趋于一缩腰椭圆形。套管岩压外载随着地应力非均匀系数的减小,其形状趋于椭圆,与最大、最小地应力的方向相反。根据中原油田的地应力资料,普通套管无法承受异常高的非均匀地应力,应开发专用于岩膏层油水井的特种套管。 展开更多

关键词 套管损坏 岩膏层 非均匀地应力 临界应力 岩压外载

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非均匀地应力下套管变形和整形复位分析 被引量：16

3

作者 王晓页 王奎升 +1 位作者 王风祥 任丽华 《石油矿场机械》 2009年第5期9-14,共6页

通过建立非线性有限元模型,用有限元软件对套管的承载能力进行分析。对套管的变形形态与地应力作用大小、应力范围之间的关系和非均匀地应力的求解进行了研究。用ANSYS中的非线性弹簧单元模拟地应力的作用,并建立了套管受压损坏后的有... 通过建立非线性有限元模型,用有限元软件对套管的承载能力进行分析。对套管的变形形态与地应力作用大小、应力范围之间的关系和非均匀地应力的求解进行了研究。用ANSYS中的非线性弹簧单元模拟地应力的作用,并建立了套管受压损坏后的有限元模型,对套管的整形修复过程进行了分析模拟,得到了在大港油田现有条件下可修复的套损套管范围。建立了套管修复后的力学模型,对套管再次受压变形损坏进行了预测,并与首次变形的计算结果进行了对比。 展开更多

关键词 套管损坏 非均匀地应力 承载能力 临界应力

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非均匀地应力下蠕变地层套管的载荷分布 被引量：8

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作者 王力军 于永南 +3 位作者 李健 洪涛 闻涛 陈海阳 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期86-89,共4页

地层蠕变效应是引起套管损坏的主要原因之一,在非均匀地应力下,如何计算蠕变地层作用于套管上的最终稳定载荷是一个非常困难的问题。将套管看成弹性体,把地层视为无穷大的粘弹性体,建立了非均匀地应力条件下蠕变地层的开尔文模型本构方... 地层蠕变效应是引起套管损坏的主要原因之一,在非均匀地应力下,如何计算蠕变地层作用于套管上的最终稳定载荷是一个非常困难的问题。将套管看成弹性体,把地层视为无穷大的粘弹性体,建立了非均匀地应力条件下蠕变地层的开尔文模型本构方程,运用应力分析法和拉普拉斯变换法,求解出非均匀地应力条件下蠕变地层套管的载荷,并分析了套管载荷的分布。结果表明,当套管刚度较大时,经过足够长的时间,套管载荷趋于一个稳定的最大载荷分布,且其值接近于完全弹性解。 展开更多

关键词 蠕变地层 套管载荷 非均匀地应力 力学模型

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一种非均匀地应力下椭圆井眼套管-水泥环-地层力学特性半解析解 被引量：4

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作者 吴烁 房军 +3 位作者 王宴滨 翁炜 贺云超 张德龙 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第3期997-1003,共7页

为研究井壁崩落形成椭圆形井眼后套管受力情况,在弹性力学理论的基础上,结合复变函数方法建立了非均匀地应力作用下椭圆形井眼内套管-水泥环-地层组合体应力模型,根据应力边界条件与位移单值条件得到了系统各界面处应力分布的半解析解;... 为研究井壁崩落形成椭圆形井眼后套管受力情况,在弹性力学理论的基础上,结合复变函数方法建立了非均匀地应力作用下椭圆形井眼内套管-水泥环-地层组合体应力模型,根据应力边界条件与位移单值条件得到了系统各界面处应力分布的半解析解;并探究了井眼椭圆度、水泥环弹性模量和泊松比对套管外壁径向应力与Mises应力的影响。研究结果表明:与圆形井眼相比,椭圆形井眼能减小套管所受最大应力,降低应力非均匀度;高泊松比、低弹性模量水泥环也有利于减小套管受力。研究成果对井壁崩落段地层钻井液密度、套管规格选取和固井水泥性能设计具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 椭圆井眼 非均匀地应力 套管 应力 半解析解

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基于SVM的套管最大von Mises应力预测方法 被引量：4

6

作者 狄勤丰 吴志浩 +2 位作者 王文昌 覃光煦 陈锋 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期62-67,共6页

为了预测非均匀地应力条件下不居中套管的最大应力,提高套管安全性,研究了基于支持向量机(SVM)的套管最大von Mises应力预测方法.首先确定了影响套管最大应力的关键因素,包括非均匀地应力、水泥环的弹性模量及泊松比、套管偏心距等8个因... 为了预测非均匀地应力条件下不居中套管的最大应力,提高套管安全性,研究了基于支持向量机(SVM)的套管最大von Mises应力预测方法.首先确定了影响套管最大应力的关键因素,包括非均匀地应力、水泥环的弹性模量及泊松比、套管偏心距等8个因素;然后利用ANSYS软件构建了套管应力实验样本;最后建立了ε-SVR模型,实现了套管最大应力的预测.通过自学习,基于径向基核函数的SVM回归方法对于训练样本达到了很好的精度,5个测试样本的平均相对误差仅为1.32%,具有较好的预测精度,满足工程需求,且可以实现非均匀地应力条件下不居中套管最大应力的快速求解.研究结果为现场安全施工提供了理论依据. 展开更多

关键词 支持向量机 非均匀地应力 套管偏心距 vonMises应力

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非均匀地应力场下水合物储层水平井井周塑性区分布 被引量：3

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作者 赵凯 李润森 +4 位作者 冯永存 高伟 张振伟 窦亮彬 毕刚 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期952-962,共11页

为研究非均匀地应力场下水合物储层水平井井周塑性区分布,首先,考虑温度变化、渗流作用和水合物分解作用的影响,结合岩石塑性屈服准则,建立了井周塑性区分布分析模型;其次,求解了井周塑性区域的分布;最后,分析了地质因素和工程因素对井... 为研究非均匀地应力场下水合物储层水平井井周塑性区分布,首先,考虑温度变化、渗流作用和水合物分解作用的影响,结合岩石塑性屈服准则,建立了井周塑性区分布分析模型;其次,求解了井周塑性区域的分布;最后,分析了地质因素和工程因素对井周塑性区域形状和面积的影响。研究结果表明:非均匀地应力场中井周塑性区形状更复杂,可能出现椭圆形、蝶形和X形等形状,井周塑性区形状主要受地应力非均匀程度及水平井眼方位控制,井眼截面上的应力差较大时塑性区主要为蝶形和X形,应力差较小时主要为椭圆形;塑性区面积主要受地应力非均匀程度、井底温压、井眼方位角、水合物分解区面积及分解后的岩石强度影响;当水合物分解区较小时,影响塑性区面积的主要因素为分解区内岩石强度的弱化程度,水合物分解区面积增大,塑性区面积也增大;而当水合物分解区较大时,影响塑性区面积的主要因素为井周应力,塑性区面积将不再随水合物分解区面积变化而变化。 展开更多

关键词 非均匀地应力 水合物 水平井 塑性区

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套管水泥环组合应力计算边界条件分析 被引量：4

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作者 李国庆 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2012年第2期20-24,共5页

合理的套管应力计算是套管柱强度设计和套管损坏判别的依据。目前常用计算套管应力的方法是将非均匀地应力作用于已经形成的套管水泥环组合体之上,再根据计算结果进行套管应力及变形分析,而实际上非均匀地应力所引起的应力集中效应在固... 合理的套管应力计算是套管柱强度设计和套管损坏判别的依据。目前常用计算套管应力的方法是将非均匀地应力作用于已经形成的套管水泥环组合体之上,再根据计算结果进行套管应力及变形分析,而实际上非均匀地应力所引起的应力集中效应在固井之前已经在井壁岩石处释放,并不能作用到套管水泥环组合体之上。在非均匀地应力作用下一般形成椭圆形井眼,水泥凝固之前井壁岩石在非均匀地应力和井内液柱压力的作用下已经达到平衡,套管与水泥环组合不需要承担由非均匀地应力所产生的载荷,短期内套管水泥环组合承受均匀的液柱压力;油田长期开发过程中由于地层岩石具有流变性,逐渐将部分甚至全部垂向地应力转嫁到套管水泥环组合体之上,使其承受均匀地应力的作用,从而造成套管被挤扁和缩径。非均匀地应力形成的椭圆形水泥环改变了套管柱周向应力分布,但并不能将非均匀地应力作为套管水泥环应力计算的边界条件。 展开更多

关键词 套管水泥环 边界条件 非均匀地应力 套管损坏

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非均匀地应力下井壁Von Mises应力及稳定性分析 被引量：3

9

作者 李冬梅 窦益华 +2 位作者 王小增 李明飞 蒲红斌 《石油地质与工程》 CAS 2019年第3期82-85,89,共5页

为分析非均匀地应力作用下井壁Von Mises(米塞斯)应力及其对井壁稳定性的影响,建立了非均匀地应力作用下井壁附近岩石的力学分析模型.根据弹性力学中应力与应力函数之间的关系,应用叠加原理,导出了非均匀地应力下井壁径向应力、环向应... 为分析非均匀地应力作用下井壁Von Mises(米塞斯)应力及其对井壁稳定性的影响,建立了非均匀地应力作用下井壁附近岩石的力学分析模型.根据弹性力学中应力与应力函数之间的关系,应用叠加原理,导出了非均匀地应力下井壁径向应力、环向应力和剪切应力计算公式,分析了非均匀地应力对井壁稳定性的影响,确定了以钻井液密度为自变量的井壁Von Mises应力的二次拟合公式.采用拟合公式计算的井壁Von Mises应力误差小于2.5%,利用该公式可以确定井壁岩石不会破裂的钻井液密度. 展开更多

关键词 非均匀地应力 Yon Mises应力 井壁稳定性 叠加原理 钻井液密度

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海上高温高压井套管应力分析 被引量：3

10

作者 李治衡 刘海龙 +2 位作者 王文 张羽臣 张磊 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2018年第A01期129-132,共4页

套管损坏是影响海上高温高压井开发效益的重要原因之一。在准确求解井筒温度场的基础上,考虑地层非均匀地应力、地层高压与热应力的影响,计算套管-水泥环-地层系统耦合热应力状态,分析水泥环、套管性能参数等对套管损坏的影响。结果表明... 套管损坏是影响海上高温高压井开发效益的重要原因之一。在准确求解井筒温度场的基础上,考虑地层非均匀地应力、地层高压与热应力的影响,计算套管-水泥环-地层系统耦合热应力状态,分析水泥环、套管性能参数等对套管损坏的影响。结果表明,随着离套管中心径向距离的增加,Mises应力逐渐降低、径向应力呈现"增-减"变化趋势、周向应力呈现"跳跃式"变化,综合确定套管内壁处套管损坏风险最高;考虑高温高压时,套管Mises应力更高,套损风险增大;随着圆周角的变化,Mises应力、剪应力最大值出现于圆周角45°、周向应力最大值出现于圆周角0°;随套管、水泥环弹性模量与热膨胀系数的增大,套管Mises应力逐渐增大。研究成果对于海上高温高压井的套管损坏分析具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 高温高压 套管 耦合 非均匀地应力 热应力 应力分析

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基于套变数据的盐岩地层非均匀地应力反演 被引量：3

11

作者 张庆生 韩伟民 +1 位作者 闫怡飞 闫相祯 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期126-130,共5页

非均匀地应力是直接造成套管承受非均匀载荷和间接造成套管挤毁损坏的主要原因之一,而套管变形数据与地应力变化密切相关。基于套管变形数据,利用最小二乘法建立非均匀地应力优化反演模型。将套管内壁观测点实际变形量与计算变形量差值... 非均匀地应力是直接造成套管承受非均匀载荷和间接造成套管挤毁损坏的主要原因之一,而套管变形数据与地应力变化密切相关。基于套管变形数据,利用最小二乘法建立非均匀地应力优化反演模型。将套管内壁观测点实际变形量与计算变形量差值的平方作为目标优化函数,非均匀地应力作为设计变量,采用零阶函数最小二乘逼进优化方法,对满足套管内径变形量条件下的非均匀地应力进行有限元数值优化反演分析。并基于全井段测井资料的岩石力学参数解释,对川东北某气田HY1井不同套损段的非均匀地应力进行反演计算。计算结果为该区块后续钻井设计、套管强度设计及修井作业等提供依据,该方法为盐岩地层非均匀地应力的获取提供了新途径。 展开更多

关键词 套管变形 优化反演 盐岩地层 非均匀地应力

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复杂气井套管力学分析与可靠度评价 被引量：3

12

作者 赵垒 闫怡飞 +3 位作者 王鹏 周晓奇 冯耀荣 闫相祯 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期67-72,共6页

为建立考虑地层和套管参数随机性的套管可靠度评价理论方法,以便得到复杂井况下套管传统设计安全系数与可靠指标之间的关系,提出了非均匀地应力和内压联合作用下,沿套管最大外挤力方向管壁任意位置发生屈服失效时外壁等效均匀外挤力的... 为建立考虑地层和套管参数随机性的套管可靠度评价理论方法,以便得到复杂井况下套管传统设计安全系数与可靠指标之间的关系,提出了非均匀地应力和内压联合作用下,沿套管最大外挤力方向管壁任意位置发生屈服失效时外壁等效均匀外挤力的计算方法;建立了套管抗挤和抗内压三轴强度计算公式以及有效内压计算方法;根据套管载荷和强度影响因素统计参数以及评价过程中参数测试标准值,利用蒙特卡洛法(MC)建立了完整的套管可靠度计算和评价方法;通过实例对传统安全系数与可靠指标的对应关系进行了研究。研究结果表明:指定条件下,套管安全系数与可靠指标之间存在对应关系;利用建立的方法编制计算程序可以为传统设计法中安全系数代表的安全程度进行量化;可靠度评价方法能够为安全系数的选取提供指导。 展开更多

关键词 非均匀地应力 等效外挤力 气井 套管柱 安全系数 可靠指标 蒙特卡洛法 评价

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超深井非均匀地应力场中射孔套管强度分析 被引量：3

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作者 葛伟凤 陈勉 +2 位作者 金衍 周晓红 侯冰 《石油天然气学报》 CAS CSCD 2012年第8期123-126,167-168,共4页

针对非均匀地应力、内压、射孔耦合作用下超深油气井试油和生产过程中经常出现的射孔套管损坏问题,采用有限差分软件建立了射孔套管-水泥环-地层三维地质模型,分析了射孔、内压以及非均匀地应力对超深井射孔后套管强度的影响。研究表明... 针对非均匀地应力、内压、射孔耦合作用下超深油气井试油和生产过程中经常出现的射孔套管损坏问题,采用有限差分软件建立了射孔套管-水泥环-地层三维地质模型,分析了射孔、内压以及非均匀地应力对超深井射孔后套管强度的影响。研究表明,射孔套管的剩余强度低于未射孔套管的剩余强度;射孔改变了套管应力的分布状态,射孔后套管最大应力发生在射孔处,孔眼处局部应力增大;射孔套管等效应力随内压的增加先降低后增加,存在一个临界值;当套管受非均匀地应力作用时,套管等效应力和变形量增大,且随着应力比的增加,套管等效应力和变形量随之增加,套管更容易发生损坏。该研究为套管的设计和应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 非均匀地应力 射孔套管 剩余强度 有限差分

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非均匀地应力下套管应力的敏感性分析

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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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非均匀地应力作用下套管-水泥环组合体抗挤强度模型及优化

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作者 肖志强 贾陆锋 +2 位作者 温曹轩 赵振允 贾善坡 《长江大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第1期39-44,I0003,I0004,共8页

针对油田在开发过程中经常遇到流变性地层的流动导致大量的套管被挤坏的情况,推导了套管水泥环组合体在非均匀载荷下的应力计算公式,并建立了套管水泥环组合体强度模型。以套管内壁的有效应力和组合体工程造价为目标提出了流变性地层套... 针对油田在开发过程中经常遇到流变性地层的流动导致大量的套管被挤坏的情况,推导了套管水泥环组合体在非均匀载荷下的应力计算公式,并建立了套管水泥环组合体强度模型。以套管内壁的有效应力和组合体工程造价为目标提出了流变性地层套管水泥环组合体的优化设计方法,建立了3种类型的优化数学模型。研究了不同组合条件下的套管水泥环组合体承受非均匀载荷的能力及其相对应的工程造价,优化的结果能够较好地指导套管水泥环组合体的设计。 展开更多

关键词 套管 套管水泥环 抗挤强度 非均匀地应力 优化设计

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非均匀地应力场中井眼缩径的粘弹性数值模拟

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作者 侯广君 窦益华 王耀锋 《内蒙古石油化工》 CAS 2009年第18期137-140,共4页

采用AN SYS有限元软件将盐膏层模拟为三单元流变模型,系统地研究了非均匀地应力场中钻井液密度与井眼扩大系数对井眼尺寸的影响,实例分析表明:非均匀地应力场中井眼不再是规则的圆形而是椭圆形;井眼变化值在X方向最大,Y方向最小;X方向... 采用AN SYS有限元软件将盐膏层模拟为三单元流变模型,系统地研究了非均匀地应力场中钻井液密度与井眼扩大系数对井眼尺寸的影响,实例分析表明:非均匀地应力场中井眼不再是规则的圆形而是椭圆形;井眼变化值在X方向最大,Y方向最小;X方向井眼半径伸缩量随着钻井液密度的增大而减少,随着井眼扩大系数的增大而增大;与井眼扩大系数相比,Y方向井眼半径伸缩量受钻井液密度的影响比较大:当钻井液密度1.6g/cm3时,Y方向为井眼缩小,钻井液密度1.8g/cm3时,Y方向为井眼扩大。 展开更多

关键词 井眼缩径 钻井液密度 粘弹性分析 非均匀地应力场 三单元流变模型

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