稠油热采井套管损坏机理与防治技术研究

来源 :中国科学院力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiangqiuli8609
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针对辽河油田稠油热采井套管损坏较严重的问题,论文提出了稠油热采井在注蒸汽发生汽窜情况下井筒应力的数值计算新方法。考虑了三种情况:(1)在注蒸汽时井间发生汽窜形成地层窜流近似模拟蒸汽驱初期的状况;(2)在注蒸汽时(包括蒸汽驱、蒸汽吞吐)蒸汽吞吐发生汽窜、注汽结束后焖井过程及水泥环破裂掏空的情况;(3)通过ANSYS有限元分析软件的数值模拟,对井筒热应力和热膨胀进行分析。最后,论文提出了稠油热采井的保护套管方案,并在辽河油田进行了现场试验。   论文首先对辽河油田稠油热采井套管损坏情况进行了统计分析。采用套管柱嵌入水泥环二维轴对称模型,结合相应的室内实验,实际测取了套管和地层的物性参数,研究了地应力场变化导致热采井套管损坏的机理,提出了相应的防治技术和热采井保护套管措施。研究结果表明:(1)地层热应力和热应变是造成套管损坏的主要原因;(2)蒸汽汽窜形成的窜流温度场不仅减小了有效加热面积,而且还影响了套管热采应力;(3)当套管周围掏空时,套管内外壁应力值相差很小。当内壁进入屈服时,外壁也开始屈服,此时套管热膨胀变形明显,远超过材料的弹性极限应变,将加速套管的变形损坏。   通过上述研究,论文提出了四个套管保护对策与相应的防治配套技术:(1)提高油层段套管的壁厚和强度;(2)在侧钻井中采用无接箍厚壁套管;(3)出砂井早期采用压裂防砂措施;(4)蒸汽吞吐及蒸汽驱生产井应减少蒸汽窜流以保护套管。在辽河油田开展了四个方面的先导实验,把研究成果应用于油田生产实际,从现场实施的效果来看基本上解决了稠油热采井套管的损坏问题,实现了工业化规模推广。
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