遇油膨脹封隔器的膨脹特性研究.pdf

1、氣竄一直是油氣勘探開發(fā)過程中亟待解決的問題。國內(nèi)外研究表明,封隔器固井工藝可以有效的防止氣竄的發(fā)生,遇油膨脹封隔器(Swellpacker)是一種遇油后發(fā)生熱動(dòng)力膨脹的新型封隔器,膨脹不依賴于井壁形狀,具有良好的油氣竄流性能、裸眼封隔可靠性高的特點(diǎn)。本文在對(duì)Swellpacker的遇油膨脹特性及性能實(shí)驗(yàn)調(diào)研分析的基礎(chǔ)上,對(duì)Swellpacker在井下與地層的接觸壓力及應(yīng)力分布進(jìn)行了有限元計(jì)算和分析,優(yōu)化了不同巖性地層下Swellpack

2、er膠筒的結(jié)構(gòu)。
　　 研究表明,遇油膨脹橡膠的熱膨脹過程與吸油膨脹相一致,橡膠在膨脹后應(yīng)力基本沒有發(fā)生變化,通過膨脹橡膠的熱膨脹分析可以合理描述出膨脹橡膠吸油膨脹后的狀態(tài)。膠筒與地層的最大接觸壓力位于膠筒的中部位置,最大應(yīng)力分布于膠簡所受壓力較小的一側(cè)。在相同膠筒結(jié)構(gòu)下,膠筒的最大接觸壓力隨著膠筒下方壓力的增加而線性增大,不同地層巖性的膠筒最大安全下方壓力的與地層巖性的彈性模量成正比。建立不同接觸壓力下的地層剪應(yīng)力的關(guān)系模型,

3、得出了地層巖石在井下三軸應(yīng)力作用下井壁地層的最大剪應(yīng)力隨膠筒接觸壓力的增大而線性增大的規(guī)律,計(jì)算得出了在地層發(fā)生剪應(yīng)力破壞時(shí)的最大安全接觸壓力。
　　 通過理論分析提出了Swellpacker密封性的判斷方法,現(xiàn)場可以根據(jù)實(shí)際井下的壓力及井況,選擇合適的封隔安全系數(shù),依據(jù)密封性的判斷方法判斷井下Swellpacker的密封的可靠性。據(jù)此建立了Swellpacker封隔器的膨脹模型和不同巖性地層的封隔性能與膠筒結(jié)構(gòu)的非線性回歸模型