熱采井套管應(yīng)力的彈塑性分析.pdf

1、我國(guó)稠油資源是油氣資源的重要組成部分，在總資源中的比例達(dá)到20％-25%。稠油有多種開(kāi)采方式，其中以蒸汽驅(qū)、蒸汽吞吐和火燒油層三種方法為主，我國(guó)一般以蒸汽吞吐方法為主。稠油開(kāi)采中套管損壞現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，影響稠油開(kāi)采進(jìn)程，對(duì)油田經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重影響。在稠油的開(kāi)采過(guò)程中注入高溫高壓蒸汽，套管產(chǎn)生熱應(yīng)力，多個(gè)生產(chǎn)周期循環(huán)作用，套管冷熱交替還可能產(chǎn)生殘余應(yīng)力，加快套管的破壞程度。為了更好的優(yōu)化稠油井的井筒結(jié)構(gòu)、高效安全的進(jìn)行稠油活動(dòng)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)稠油開(kāi)采

2、過(guò)程中井筒內(nèi)溫度場(chǎng)和熱載荷的分布，分析每個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)套管的應(yīng)力分布是具有重要意義的。本文針對(duì)熱采井套管每個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)的工況，對(duì)熱采井套管進(jìn)行了以下幾方面分析：
　　在分析熱采井采油方式和其井筒結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以熱采井井筒-地層危險(xiǎn)段為研究對(duì)象，分析了一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)的耦合溫度場(chǎng)，并建立溫度場(chǎng)的非穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型；得到套管、水泥環(huán)及地層三者的溫升函數(shù)，分析了稠油熱采井內(nèi)套管、水泥環(huán)及地層在整個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)的溫度變化。
　　在熱彈

3、性力學(xué)和均勻內(nèi)外壓作用的厚壁筒理論的基礎(chǔ)上，建立了井筒-地層耦合應(yīng)力場(chǎng)的力學(xué)模型，在彈性條件下分析了套管、水泥環(huán)及地層的應(yīng)力情況，并計(jì)算出三者的應(yīng)力和位移表達(dá)式；根據(jù)某油田熱采井的常規(guī)參數(shù)，分析出單個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)三種不同鋼級(jí)套管的應(yīng)力分布及屈服情況。
　　在屈雷斯卡屈服條件的基礎(chǔ)上，建立了井筒-地層耦合應(yīng)力場(chǎng)彈塑性力學(xué)模型，分別推導(dǎo)了套管、水泥環(huán)彈性區(qū)及塑性區(qū)應(yīng)力及位移的分布公式；根據(jù)套管、水泥環(huán)、地層三者緊密接觸，滿足位移協(xié)調(diào)方程