地應(yīng)力與套管損壞機(jī)理

前言

截至2007年底，全國統(tǒng)計(jì)的132628口油氣井中，發(fā)生套管損壞的井?dāng)?shù)已達(dá)25958口，全國套管損壞井約占總井?dāng)?shù)的19．57％。套管損壞井主要分布在大慶、勝利、中原、遼河、吉林和大港等全國十多個(gè)油田，嚴(yán)重影響了我國油氣的生產(chǎn)，造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。國外同樣也存在套管損壞的情況，如原蘇聯(lián)的西西伯利亞油田、北高加索油氣田、土庫曼地區(qū)等。而美國得克薩斯油田、墨西哥灣油田、蘇伊士灣油田等，都存在嚴(yán)重的套管損壞問題。研究復(fù)雜地層套管錯斷、彎曲及徑向變形破壞機(jī)理，尋求相應(yīng)的預(yù)防及補(bǔ)救措施，延長套管使用壽命等，是目前世界各油田迫切需要解決的課題之一。如果能找到有效預(yù)防套管損壞的措施或方法，與打新井及修井比較，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。套管周圍的“復(fù)雜力學(xué)系統(tǒng)”是構(gòu)成套管周圍的現(xiàn)代地應(yīng)力場，套管損壞實(shí)際上就是套管受周圍地應(yīng)力場的作用而發(fā)生破壞，因此，要研究套管損壞機(jī)理首先要研究套管周圍的地應(yīng)力。而地應(yīng)力的研究是當(dāng)前國際上的一個(gè)前沿課題，也是國際石油工程界急需解決的一個(gè)重大理論及實(shí)際問題。同時(shí)，該研究將促進(jìn)地應(yīng)力理論的發(fā)展，并為預(yù)防套管損壞及已破壞井套管修復(fù)提供理論依據(jù)。復(fù)雜地層套管損壞的研究，涉及復(fù)雜構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球動力學(xué)、巖石力學(xué)、材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)及流變學(xué)等問題，比較復(fù)雜，用單純解析法不可能徹底解決。而用實(shí)體模型實(shí)驗(yàn)雖然可以得出有用的結(jié)果，但成本高，實(shí)驗(yàn)條件比較苛刻，所以單純用實(shí)驗(yàn)法也難以完全解決問題。在此情況下，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)就顯示了其優(yōu)越性。以物理實(shí)驗(yàn)和油田現(xiàn)場測試結(jié)果、現(xiàn)場資料為基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)為主要研究手段，是研究地應(yīng)力與套管損壞機(jī)理的重要發(fā)展方向。

內(nèi)容概要

本書介紹了地應(yīng)力與套管損壞機(jī)理研究的基本思路和方法，論述了非均勻地應(yīng)力對套管強(qiáng)度的影響以及鹽巖層粘彈性蠕變反演理論，為預(yù)防套管損壞提供理論依據(jù)；同時(shí)，本書還論述了射孔孔眼對套管抗擠強(qiáng)度的影響、磨損對套管失效的機(jī)理、套管接頭泄漏及滑脫失效機(jī)理、地應(yīng)力與套管損壞機(jī)理、注水開發(fā)對地應(yīng)力與套管的影響以及鹽巖塑性流動地層套管變形預(yù)防措施等，是作者所在課題組近20年來在套管損壞機(jī)理研究方面的最新成果總結(jié)。    本書適合于油氣田開發(fā)工程、油氣井工程以及從事管材研究的人員和射孔工作的人員參考，也可以作為石油院校相關(guān)專業(yè)高年級本科生、研究生及教師的參考書。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  地應(yīng)力測量及反演在巖土工程中的應(yīng)用與發(fā)展  1.2  地應(yīng)力反演在油氣井工程中的應(yīng)用與發(fā)展  1.3  國內(nèi)外套管損壞情況  1.4  國內(nèi)外研究現(xiàn)狀  1.5  國內(nèi)外套管柱設(shè)計(jì)現(xiàn)狀  1.6  套管失效案例分析  1.7  套管破壞機(jī)理及其原因第2章  巖石力學(xué)及套管鋼材實(shí)驗(yàn)  2.1  套管損壞段地層巖石物理力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)  2.2  泥巖、膏泥頁巖、鹽巖地層巖石物理力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)  2.3  固井水泥力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)  2.4  套管鋼材拉伸實(shí)驗(yàn)  2.5  油田測試結(jié)果分析第3章  非均勻地應(yīng)力對套管強(qiáng)度的影響  3.1  理想圓管模型的建立與求解  3.2  考慮套管制造缺陷的修正  3.3  與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比  3.4  同心圓環(huán)嵌套力學(xué)第一基本問題  3.5  孔板力學(xué)第一基本問題  3.6  地層-水泥環(huán)-套管組合體理論研究  3.7  非均勻地應(yīng)力與套管變形的關(guān)系  3.8  研究總結(jié)第4章  鹽巖層粘彈性蠕變反演  4.1  鹽巖層粘彈性反演的原理  4.2  常見粘彈性模型的參數(shù)反演  4.3  粘彈性參數(shù)反演解的唯一性  4.4  工程應(yīng)用實(shí)例  4.5  鹽巖塑性流動地層地應(yīng)力反演  4.6  研究總結(jié)第5章  射孔孔眼對套管抗擠強(qiáng)度的影響  5.1  射孔孔眼對套管抗擠強(qiáng)度影響理論分析  5.2  射孔孔眼對套管應(yīng)力集中系數(shù)研究  5.3  討論與總結(jié)  5.4  射孔套管抗擠強(qiáng)度綜合因素有限元分析第6章  磨損對套管失效的機(jī)理  6.1  概述  6.2  套管磨損后的擠毀強(qiáng)度計(jì)算理論公式  6.3  套管內(nèi)壁磨損對其抗內(nèi)壓性能的影響  6.4  磨損對套管接頭的拉伸與內(nèi)壓強(qiáng)度的影響  6.5  結(jié)論第7章  套管接頭泄漏及滑脫失效機(jī)理  7.1  套管接頭泄漏和滑脫機(jī)理  7.2  套管偏梯形螺紋接頭泄漏機(jī)理的有限元分析  7.3  結(jié)論第8章  地應(yīng)力對套管損壞的影響  8.1  概述  8.2  計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)  8.3  地層巖石帽蓋數(shù)學(xué)模型  8.4  荊丘油田沙二段地應(yīng)力反演研究  8.5  躍進(jìn)二號油田東高點(diǎn)地應(yīng)力反演研究第9章  注水開發(fā)對地應(yīng)力及套管的影響  9.1  概述  9.2  注水開發(fā)有限元模型的建立  9.3  結(jié)果分析  9.4  總結(jié)第10章  巖鹽塑性流動地層套管變形預(yù)防措施  10.1  平面問題的地應(yīng)力反演有限元模型  10.2  加厚套管仿真分析  10.3  焊加強(qiáng)筋套管的仿真分析  10.4  雙層組合套管計(jì)算機(jī)仿真模擬分析  10.5  液體介質(zhì)的組合套管力學(xué)及計(jì)算機(jī)仿真分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《地應(yīng)力與套管損壞機(jī)理》適合于油氣田開發(fā)工程、油氣井工程以及從事管材研究的人員和射孔工作的人員參考，也可以作為石油院校相關(guān)專業(yè)高年級本科生、研究生及教師的參考書?！兜貞?yīng)力與套管損壞機(jī)理》由石油工業(yè)出版社出版。

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