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全井筒套管应力的云端预测方法及装置: 本发明公开了一种全井筒套管应力的云端预测方法及装置，其中该方法包括：利用数值模拟软件，根据全井筒套管应力影响参数，建立全井筒的物理模型，并建立全井筒套管应力预测数据集；所述全井筒套管应力预测数据集中包括不同的全井筒套管应...; 李雪松席岩丁建新李辉王建华王海涛

基于地层成拱效应的水泥环对套管应力影响规律研究: 2024年; 【目的】随着对油气需求的增长以及开采技术的进步,油气钻井深度不断刷新纪录。随着钻井深度的增加,地应力急剧增加,因此超深油气井套管损伤问题日益突出。为了提高套管在高地应力条件下的承载力,通常采用大壁厚高强套管来解决这个问题,但收效甚微。【方法】通过套管-水泥环-地层系统的有限元模型,证实在套管系统中成拱效应的存在以及柔性水泥环对套管的保护作用。在此基础上,通过参数分析,研究不同地层、水泥环的材料参数及其厚度对系统内应力传递机制的影响。【结果和结论】结果表明:柔性固井水泥通过允许套管附近地层发生有限变形的形式使地层能够承担地应力,进而减小套管所承担的载荷;刚性固井水泥通过限制套管附近地层发生变形来承担地应力,从而使套管与其共同承担地应力。在前者的受力体系中,固井水泥的弹性模量越小,套管应力越小,属于主动拱效应;而在后者的受力体系中,固井水泥的弹性模量越大,套管应力越小,属于被动拱效应。然而,主动拱效应场景中的应力减小幅度远远大于被动拱场景。因此,主动拱效应对套管具有更好的保护效果,而且,在硬地层中要比软地层中明显。此外,水泥环泊松比及其厚度对套管应力也有一定的影响,但影响程度不及水泥环弹性模量。鉴于此,认为采用柔性水泥固井的条件应为地层是否具备成拱条件,即地层是否具有抗剪强度,而非地层本身的软硬程度。; 安峰辰苗智博孟思炜魏子莹张潇曾家明王晓华; 关键词：水泥环弹性模量套管应力有限元模型成拱效应

高温高压井水泥环缺失对多层套管应力影响规律被引量：4: 2024年; 由于高温高压井中,固井工况复杂,套管与水泥环之间会出现缺失现象,导致套管损坏,尤其多层套管时上述问题更为突出而复杂。针对上述问题,以准噶尔盆地南缘某高温高压高产气井为研究对象,建立了套管水泥环缺失套管水泥环套管地层轴对称有限元模型,模型中水泥环缺失处采用圈闭流体单元,岩石和水泥环采用EDP本构模型,相互界面间用接触力学有限元模型。研究结果表明,该模型能够准确分析复杂条件下水泥环缺失套管受力情况,解决了以前的模型无法模拟水泥环缺失处流固耦合问题;当套管环空出现环状缺失时,水泥环缺失的交界面附近应力最大且水泥环缺失处液体性质对套管强度有较大影响。为保证其井筒完整性,在深井、超深井中,建议优化水泥环返高,使水泥环不返到井口,减小固井段长度,消除水泥环缺失问题。; 宋琳舒振辉吴彦先练章华史君林; 关键词：套管损坏有限元分析固井质量

页岩气井多簇压裂套管应力影响因素分析被引量：2: 2023年; 页岩气井储层改造多采用多簇压裂技术实现增产目的,同时也引发了套管失效问题。为研究多簇压裂对套管应力的影响,基于理论公式和有限元分析方法,建立套管应力力学计算模型和多簇裂缝-地层-水泥环-套管三维有限元模型,借助力学模型验证有限元模型的可行性,模拟裂缝簇数、岩石弹性模量、水泥环弹性模量、套管内壁压力和地应力变化对套管应力的影响,并针对威荣区块某井压裂段进行实例分析。研究结果表明:套管应力随着裂缝倾角θ的增大而减小,θ=15°为套管应力风险值;套管应力随着压裂簇数的增加整体呈现先小幅增大后减小的趋势;套管应力随着岩石弹性模量的增大而减小,当岩石弹性模量低于45 GPa时,套管应力随着水泥环的硬度增强而增大;套管应力随着水泥环弹性模量的增大而增大,变内压不会改变套管应力变化趋势;套管应力随套管内壁压力的增大而增大,地应力差值的变化不改变套管应力变化趋势;随着地应力差值的增大,套管应力呈现增大的趋势。研究成果对多簇压裂套管的损坏防治具有一定的指导意义。; 孙锐梁飞杨钊高丽王宇; 关键词：套管应力地应力场页岩气井

基于裂缝诱导应力场的套管应力影响因素分析被引量：2: 2023年; 水平井分段压裂形成人工裂缝,产生的裂缝诱导应力场影响套管应力分布。为研究在裂缝诱导应力场作用下套管应力影响因素,基于理论公式和有限元分析方法,建立套管应力力学模型和裂缝-地层-水泥环-套管三维有限元模型,借助力学模型验证有限元模型的可行性,模拟岩石弹性模量、套管内壁压力、水泥环弹性模量、地应力变化和施工排量对套管应力的影响,并针对徐深气田实际压裂段进行实例分析。研究结果表明:当岩石弹性模量低于15 GPa时,套管发生塑性形变,套管内壁无压力加剧了套管塑性变形程度;当套管内壁压力为100 MPa时,水泥环软硬程度对套管应力基本无影响;套管应力随着水泥环弹性模量的增大呈现增大的趋势,水泥环泊松比和软硬地层不改变套管应力变化趋势;随着地应力差值的增大,套管应力呈现减小的趋势;施工排量为16 m^(3)/min时,套管存在塑性变形,达到极限施工排量18 m^(3)/min时,套管完全失效。研究成果对压裂段套管的损坏防治具有一定的指导意义。; 杨钊孙锐梁飞刘照义; 关键词：水平井压裂套管应力

温-压耦合作用下断层滑移对套管应力的影响: 2023年; 页岩气水平井段在压裂过程中容易诱发天然断层滑移,进而导致套管产生失效变形,影响页岩气生产。为研究断层滑移对水平段套管应力的影响机制,采用数值模拟的方法,借助ANSYS软件,建立了断层滑移有限元模型,研究在温-压耦合作用下的断层夹角、注液温差和水泥环弹性模量对套管应力的影响。研究结果表明:考虑温-压耦合作用会提高断层滑移对套管应力的影响;断层夹角越大,套管应力的增长幅度越小,且断层夹角越大,温-压耦合效应越明显;注液温差提高了断层滑移对套管应力的影响,当注液温差超过100℃时,套管应力会出现较大增幅;套管应力随水泥环弹性模量的增加呈现出先减小后增大的趋势,当滑移距离超过4 mm后,水泥环对套管的保护作用将大幅下降。研究结果可为预防页岩气井水平段套管失效变形提供一定参考。; 林魂宋西翔杨兵袁勇张健强孙新毅; 关键词：页岩气水平井压裂套管应力

压裂过程中考虑井眼曲率对套管应力的影响被引量：3: 2022年; 受井眼曲率变化影响,套管存在弯曲现象,在进行大规模压裂时套损情况严重。为研究井身结构变化对套管应力的影响,基于有限元分析方法,建立了不同井眼曲率半径下全管柱套管-水泥环-地层三维有限元力学分析模型,综合考虑地层弹性模量、套管内壁压力以及地应力场对套管应力分布的影响,并针对徐深气田实际井眼轨迹进行实例分析。分析结果表明:随着曲率半径增大,套管应力呈现减小趋势,套管受力变形集中在造斜点和入靶点初始位置;随着岩石弹性模量不断增加,套管应力呈现减小趋势,当岩石弹性模量大于35 GPa时,套管应力下降幅度大大减缓,岩石弹性模量15 GPa为风险值;施工压力低于74 MPa时,地层弹性模量较高对套管保护作用更为显著;大于40 m的曲率半径钻井可以有效减轻施工压力和地应力共同作用对套管的破坏;在套管的造斜点位置采用高强度材质管柱可以降低套损风险。研究结果对现场预防压裂套管损坏有一定的参考。; 杨钊孙锐王鹏邱森淼葛薇苏子龙; 关键词：地应力曲率半径

非均匀地应力下套管应力的敏感性分析: 2022年; 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。; 杨军伟贾善坡隋晓凤王建军贺海军; 关键词：地下储气库非均匀地应力

深层页岩气压裂井套管应力影响因素分析被引量：7: 2022年; 为了研究深层页岩气压裂井套管应力的影响因素,采用数值模拟的方法,分析了温-压耦合作用、天然断层滑移和“密簇”压裂对套管应力的影响。研究结果表明:温-压耦合作用下,套管所受最大等效应力显著提高,且呈现出先快速下降后快速上升直至达到稳定的动态变化,套管应力随井筒内温差的增大而增加;套管在断层面处极易屈服变形,当断层滑移距离超过3 mm后,套管在断层面处开始受到明显的剪切应力,套管变形量随着滑移距离的增加而呈线性增长;簇间距离越小,套管内壁所受最大等效应力越大,“密簇”压裂还会增加套管所受应力的不均匀度,当射孔簇数从3簇增加到8簇时,应力离散度增幅达到29%。研究结果可为深层页岩气井水平段压裂过程中套管的损坏防治提供参考。; 林魂宋西翔孙新毅杨兵; 关键词：套管应力数值模拟

致密气藏储层开发过程中套管应力分布影响规律研究被引量：3: 2022年; 目前各大油田套损现象严重,研究套管受力非常迫切。利用离散元与有限元分析方法,建立了套管—水泥环—地层组合体系模型,模拟裂缝密度、裂缝夹角、水泥环缺失厚度、多缺口夹角、套管偏心下水泥环厚度及其弹性模量、断层滑移对套管的应力分布影响情况。结果表明,套管应力随着裂缝密度的增加呈现增大的趋势,套管应力随着次级裂缝与主裂缝间夹角的增大呈现增大的趋势;套管应力随着地应力差值的增加呈现不断变大的趋势,当地应力差值相同时,随着水泥环单缺口缺失厚度增加,套管越容易发生损坏,水泥环双缺口夹角为60°及三缺口夹角75°时,套管应力值最大。当套管存在偏心,偏心率为0.037、0.074、0.111时,随着水泥环厚度的增加,套管应力呈现不断变大的趋势;当偏心率为0.148时,套管应力随着水泥环厚度增加而减小,水泥环对套管保护能力随其弹性模量的增大而增强。套管应力随着断层滑移的增大而增大,而增速在不断放缓。; 杨钊孙锐; 关键词：离散元裂缝密度

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