胜利油田热采水平井管串损坏机理及预防措施研究

摘要

热采水平井以其开发效率高、经济效益好的特点,近年来成为了重要的稠油资源的开发方式。但是由于其井下环境的复杂性，热采水平井在稠油热采过程中发生了大量的损坏。胜利油田研究区块内发生的损坏井占到了热采水平井总数的26.9%，对油田生产造成了大量的经济损失。本文旨在对热采水平井损坏机理进行研究，以帮助油田防止热采水平井的损坏，减少经济损失。 首先，本文对胜利油田研究区块内的热采损坏井进行了套损特征分析。统计分析了各个热采周期内较容易发生的损坏形式、损坏部位以及可能的损坏原因。然后，利用热采井竖直段温度场模型和水平段传热传质模型，并计算了水平段内的蒸汽温度和压力。其次，建立了热采水平井水平段管柱的热应力计算模型，编程计算了水平段管柱在注蒸汽和焖井阶段的受力情况，得到了不同时期内水平段管柱受力较大的危险区域，并分析了管柱所受围压等因素对管柱受力的影响。最后，分析了热采水平井水平段管柱上具体形式的破坏。利用有限元软件ANSYS计算了不同注蒸汽温度、不同井眼曲率下滤砂管端部的受力情况；利用FLUENT分析了当前产量下单纯的冲蚀磨损对滤砂管强度影响的可能性；分析了在地层坍塌、井眼缩径等可能的情况下水平段管串的受力分布及可能的危险区域。 研究结果表明，蒸汽吞吐热采水平井管串损坏主要出现在生产前三个周期以及7个周期以后。在注蒸汽时期水平段跟端所受压应力较大，而在焖井时期水平段尾端区域所受到的拉应力较大。若管柱在受热膨胀后遇卡，随着温度的降低，管柱有被拉断的危险。注蒸汽时，滤砂管的端部及孔眼附近会产生明显的应力集中现象。

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第一章 绪 论

1.1 前言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 热采井温度场计算分析现状

1.2.2 热采井管串损坏分析现状

1.2.3 热采井套管损坏预防措施现状

1.3 研究目的及意义

1.4 主要研究内容

1.4.1 研究目标

1.4.2 论文研究内容

第二章 热采井筛管完井损坏特征分析

2.1 胜利油田研究区块热采水平井应用情况

2.2 热采水平井损坏井统计分析

2.3 不同完井结构的管串损坏特征

2.4 本章小结

第三章 热采水平井水平段管串应力分布研究

3.1 热采井水平段温度模型

3.2 水平段管串应力模型建立

3.2.1 模型假设

3.2.2 微元段受力分析

3.2.3 微元段受力平衡方程

3.3 水平段管串应力计算

3.3.1 注蒸汽阶段管串应力

3.3.2 焖井环境下管串应力

3.4 本章小结

第四章 水平段管串不同损坏原因分析

4.1 管串弯曲对水平段管柱应力影响

4.2 滤砂管局部应力

4.2.1 端部热应力

4.2.2 含砂油流对基管强度的影响分析

4.3 管柱遇卡对管柱应力的影响

4.4 热采井地应力对管串的应力影响

4.5 本章小结

第五章 热采水平井管柱损坏预防措施

5.1 热力补偿器安装位置优选

5.2 防治管柱损坏的其他建议

5.3 本章小结

结 论

参考文献

致 谢