超深高温高压气井完井含伸缩管测试管柱的应力与变形特征

超深高温高压气井完井含伸缩管测试管柱的应力与变形特征

论文摘要

塔里木盆地MJ4井测试管柱长6 617 m,测试时井底压力为101.63 MPa,完井作业过程中管柱出现了塑性变形问题,迫切需要准确地确定管柱塑性变形究竟发生在完井作业的哪个阶段。为此,采用三维有限元分析方法,结合MJ4井坐封、压裂和试油3个典型的载荷工况,对管柱的变形和轴向应力分布进行了数值计算,总结了含伸缩管的完井测试管柱力学行为计算流程。研究内容主要包括:①提出了具有伸缩管的油管柱系统中伸缩管的伸长与闭合状态的判断依据,并给出了相应的计算原理和计算公式,计算了MJ4井油管柱伸缩管的伸长—闭合状态;②给出了水力锚咬合不良产生的封隔器环空附加压差载荷的分析计算方法,模拟了其对管柱系统变形行为的影响,指出了附加压差载荷对管柱的塑性屈曲变形有着重要的影响;③计算模型引入了侧向屈曲变形的限制,从而间接考虑了接箍刚度对屈曲变形的影响,计算分析了油管柱在各种载荷共同作用下的变形情况,得到的数值结果显示与观察到的变形现象相同。研究结果表明,MJ4井管柱的塑性变形发生在压裂改造施工阶段,各种形式的液体压力载荷及重力载荷是塑性变形的主要原因。结论认为,含伸缩管测试管柱的力学计算模型可作为优化施工和管柱系统结构设计的重要理论工具和分析手段。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 问题的提出及解决方案
  • 2 MJ4井伸缩管以下管柱的变形与应力分析
  •   2.1 伸缩管的受力状态判断
  •   2.2 不同工况伸缩管处的管柱伸长与闭合
  •   2.3 伸缩管以下管柱的变形与应力分析
  •     2.3.1 管柱变形与受力分析模型
  •     2.3.2 封隔器附加载荷分配——板的受力模型
  •     2.3.3 模型的边界条件
  •     2.3.4 载荷条件
  •     2.3.5 有限元分析结果
  • 3 结论与建议
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 杨向同,沈新普,崔小虎,王克林,沈国阳,王兆兵,秦涛

    关键词: 完井管柱,测试,高温高压,塑性变形,屈曲,数值模拟,伸缩管

    来源: 天然气工业 2019年06期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 石油天然气工业

    单位: 中国石油塔里木油田公司油气工程研究院,中国石油大学(华东),中国石油青海油田公司

    基金: 国家科技重大专项“超深超高压高温气井优快建井与采气技术”(编号:2016ZX05051003),国家自然科学基金面上项目“非常规天然气开采中关键力学问题理论与试验研究”(编号:11272216)

    分类号: TE925.3

    页码: 99-106

    总页数: 8

    文件大小: 2218K

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