考慮巖石力學(xué)參數(shù)變化的水平井套管強(qiáng)度安全評價(jià)研究.pdf

1、在油氣田開發(fā)開采過程中，尤其是在儲(chǔ)層壓裂施工過程中，套管時(shí)常發(fā)生損壞，套管損壞會(huì)造成注采系統(tǒng)不穩(wěn)定、破壞油層甚至導(dǎo)致無法開采等事故發(fā)生，嚴(yán)重影響油氣田的正常生產(chǎn)，使油田蒙受損失。對油氣田現(xiàn)場損壞的套管調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大量套管出現(xiàn)變形擠毀現(xiàn)象?？紤]引發(fā)事故的原因?yàn)閹r石的力學(xué)參數(shù)發(fā)生變化，這是由于注采制度的改變會(huì)引起孔隙壓力的波動(dòng)，進(jìn)而影響到儲(chǔ)層巖石的力學(xué)性質(zhì)，從而威脅套管的強(qiáng)度安全。
　　本文以水敏性泥頁巖為研究對象，在原有應(yīng)力分解增量中

2、創(chuàng)新引入吸水應(yīng)力增量概念，得到水敏性泥頁巖修正本構(gòu)理論，旨在提高原有的巖石類材料本構(gòu)方程準(zhǔn)確性，優(yōu)化圍巖模型。地層壓力直接作用于水泥石環(huán)外壁，壓力由水泥石環(huán)內(nèi)壁傳遞至套管。由于水泥石環(huán)的材質(zhì)、厚度和套管的鋼級(jí)和管厚的不同，套管所受壓力相較地層壓力會(huì)發(fā)生不同程度的變化。所以綜合考慮“套管-水泥石環(huán)-地層”體系耦合作用對水平井套管強(qiáng)度分析顯得尤為重要。以套管為單一研究對象進(jìn)行理論研究由于假設(shè)繁多使得分析結(jié)果和實(shí)際工況相去甚遠(yuǎn)。為此，本文以“

3、套管-水泥石環(huán)-地層”耦合體系為載體，綜合考慮壓力從地層到水泥石環(huán)到套管的逐級(jí)傳遞對套管強(qiáng)度理論分析的影響，從而為優(yōu)化“套管-水泥石環(huán)-地層”耦合體系打好基礎(chǔ)。
　　因?yàn)榈貙訋r石材質(zhì)不均勻及地層強(qiáng)度不穩(wěn)定，分析地層巖石對“套管-水泥石環(huán)”體系影響比較困難，故以“套管-水泥石環(huán)-地層”體系作用下水平井套管強(qiáng)度研究的結(jié)果為基礎(chǔ)。為此，本文以實(shí)際工況為例，以“套管-水泥石環(huán)-地層”耦合體系為研究對象，運(yùn)用ANSYS有限元軟件對其進(jìn)行有限