【摘 要】
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分层注水管柱在注水开发过程中的复杂工况下,管柱的受力变化以及封隔器是否发生位移等问题导致注水管柱寿命降低,成为油田注水生产亟待解决的难题。目前的研究未能够准确的判断带有封隔器的注水管柱在封隔器的限制下所处的力学状态,研制的井下管柱测试器实验周期长,未能实时获取不同工况下封隔器参数。故对注水管柱进行力学分析、封隔器位移算法推导以及监测器研制及实验研究。本文主要研究井下分层注水管柱复杂的受力状态,对分
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分层注水管柱在注水开发过程中的复杂工况下,管柱的受力变化以及封隔器是否发生位移等问题导致注水管柱寿命降低,成为油田注水生产亟待解决的难题。目前的研究未能够准确的判断带有封隔器的注水管柱在封隔器的限制下所处的力学状态,研制的井下管柱测试器实验周期长,未能实时获取不同工况下封隔器参数。故对注水管柱进行力学分析、封隔器位移算法推导以及监测器研制及实验研究。本文主要研究井下分层注水管柱复杂的受力状态,对分层注水管柱进行力学分析,包括注水管柱屈曲变形、轴向变形、轴向载荷和强度安全性分析;采用力法解管柱封隔器超静定结构,先通过建立三封隔器管柱力学模型,推导三封隔器管柱轴向载荷计算模型,再推导出三封隔器位移算法,根据三封隔器力学模型建立多封隔器管柱力学模型,推导四封隔器管柱轴向载荷计算模型,从而推导出多封隔器位移算法。进行了管柱动态载荷实时监测器整体方案设计,主要包括井下测试短节、通信仪、地面控制器的研制方案设计。为了监测器下井后能够正常工作,最大程度发挥仪器的性能,进行了测试短节与通信仪配套实验研究,以保证监测器及配套工具在井下正常运行。此外,进行了模拟井实验,验证监测器系统设计的正确性及可行性,并为理论研究提供数据支撑。通过上述对分层注水管柱力学研究,得出了分层注水管柱的变形理论,推导出了封隔器位移算法,研制了一套管柱动态载荷实时监测器,通过监测器进行模拟井实验验证,进行了测试值与计算值误差分析,3#测试短节测试结果与计算结果数据误差最大不超过3.6%;2#测试短节测试结果与计算结果数据误差最大不超过3.3%;1#测试短节测试结果与计算结果数据误差最大不超过3.6%。可以根据测试结果对理论计算结果的误差分析,优化注水管柱力学理论计算模型,对后期分层注水管柱的注水开发具有重要意义。
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