套損機理數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文對國內(nèi)外的油水井套損及套損機理研究情況進行了調(diào)研，了解到在油田開發(fā)過程中，隨著生產(chǎn)時間的延長和各種開發(fā)方案的不斷實施，特別是注水、注聚等方案的實施，使油水井套管工作環(huán)境日益惡化。套管損壞已經(jīng)成為一個國際性的普遍問題，并且套損速度有逐年上升的趨勢。各大油田的累計套損比例低則百分之幾，高則百分之二、三十，在某些局部區(qū)域內(nèi)套損比例甚至高達百分之七、八十。截至2005年12月底，大慶油田發(fā)現(xiàn)套管問題井累積已達11188口，占已投產(chǎn)油水井的1

2、8.54％，平均每投產(chǎn)6口井就有1口損壞。 多年以來，國內(nèi)外油田、科研機構(gòu)和高等院校在套損機理研究方面做了大量工作，研究總結(jié)出多項套損機理成果。例如地層沉降學(xué)說：石油大量采出，地下出現(xiàn)虧空，引起該地區(qū)較強的構(gòu)造運動，造成油水井成片錯斷。泥巖膨脹學(xué)說：注入水沿微裂縫浸入泥巖層，使泥巖層發(fā)生蠕變，形成成片套損。但是這些機理研究多從定性和局部、單項技術(shù)角度開展的，在指導(dǎo)和解決油田套損問題上還遠遠不能滿足油田需要，套管損壞呈現(xiàn)進一步加劇

3、的趨勢。為了能深化套管損壞機理和防護措施的研究，從全局、系統(tǒng)上考慮，進行流、固耦和的定量和數(shù)值模擬研究，將為從根本上解決套損防護問題提供理論依據(jù)。 本文涉及到的學(xué)科有：巖石力學(xué)、滲流力學(xué)、彈塑性力學(xué)、油層物理、非線性有限元分析等，同時還需研究巖石的本構(gòu)關(guān)系等，對套損機理數(shù)值模擬研究具有深刻的理論意義。本文通過對流固耦合作用、注采、作業(yè)、地質(zhì)情況等主要因素對套損影響，建立數(shù)學(xué)模型，研究了飽和兩相滲流與孔隙介質(zhì)變形耦合理論，推導(dǎo)出了

4、有效的求解格式，實現(xiàn)了該理論方程從理論研究到工程應(yīng)用的突破。在此基礎(chǔ)上，編制套損機理數(shù)值模擬分析軟件，并對軟件的正確性做了充分、細致的驗證。 本文通過對大慶采油-廠北一區(qū)斷東中塊某典型區(qū)塊(包含27口井，9口水井和18口油井)進行了注采的歷史擬合，計算套損井?dāng)?shù)與實際套損井?dāng)?shù)符合率達到83.3％。 通過計算得出，水井提高注水壓力1MPa，套管Mises應(yīng)力增加17～35MPa；套管所受Mises應(yīng)力達300MPa情況就可能