热采井套损数值仿真及防控研究
Numerical Simulation and Prevention Measures on Casing Damage of Thermal Production Well
稠油热采大大提高了油田的产量,但注入的高温蒸汽使得套管承受较大的热应力,而降低了套管的使用寿命,尤其对热采水平井弯管段的影响最为明显.在稠油热采过程中,套管的受力环境十分复杂,与储层温度场、应力场的耦合作用紧密相关,正是这种复杂的多场耦合作用,使得套管产生应力集中而导致损坏.因此,从油藏温度场与应力场耦合作用的角度,分析热采油田生产中出现的套损问题,具有十分重要的理论意义和应用价值.该文基于油藏温度场、应力场的热固耦合理论,通过对热采井弯管段套管应力的数值分析,得出了热应力、不同地质构造及不同筛管悬挂高度对弯管段套管应力的影响规律.计算结果可为分析热采油田套管受力及套损原因,防治套管损坏提供基本理论依据.主要的工作包括:(1)通过对大量现场资料的调研,得出了热采油田套损极易发生在弯管段,提出了具体研究对象及其研究方法;(2)建立套管-水泥环-围岩的有限元模型,通过数值模拟,将套管-水泥环-围岩三材料复合单元等效为一种材料的单元,并给出合理的等效计算方法;(3)利用二次单元方法,对单井弯管段套管周围地层内的温度场和应力场进行耦合分析,研究蒸汽注入后由于温度场变化及不同地质构造所引起的套管应力的再分布情况;(4)对复杂地层条件下筛管不同悬挂高度时温度场和应力场进行耦合分析,研究蒸汽注入后温度场变化时,筛管不同悬挂高度对套管应力的再分布情况;(5)通过对热采井弯管段温度场和应力场的耦合分析,得出套损与温度场变化、地质构造及筛管不同悬挂高度等的关系,可为分析热采油田套损原因及套管保护提供技术支持.
- 作者：
- 吕祥锋
- 学位授予单位：
- 武汉工业学院
- 专业名称：
- 机械设计及理论
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 刘建军；何翔
- 中图分类号：
- TE358
- 关键词：
- 热采；水平井；热固耦合；弯管应力；套损；数值分析；防控措施
- thermal recovery；horizontal well；thermo-structural coupling；stress of bent casing；casing damage；numerical analysis；prevention measures