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伸縮接頭的伸縮量技術結果

來源: 發布時間:2019-03-23 17998 次瀏覽

伸縮接頭的伸縮量技術結果

(1)坐封
a井在井口溫度為20℃,井口油壓為20 MPa,用比重為1.25的泥漿液進
表1 A區塊a井坐封時有無伸縮接頭管柱安全系數對比
表1 A區塊a井坐封時有無伸縮接頭管柱安全系數對比
行坐封,用TDAS軟件計算得到以下結果。
膨脹效應發生在橫向上,而伸縮接頭只能在縱向上影響管柱的受力,有無伸縮接頭的氣井在各種工況下其油管柱的膨脹效應是一樣的,所以在后面的分析中主要討論軸向力和三維應力對油管柱的作用方式。坐封時要先對油管柱憋壓,憋壓過程中井口處的油管柱受到油管自重和因油壓而產生的向下的拉力,這個過程中有無伸縮接頭對井口處油管柱受力影響不大,但是當封隔器坐封后,伸縮接頭可以補償形變,減少井口處油管的壓力。
(2)酸化
以A區塊a井為例,在油壓為30 MPa時用TDAS軟件計算得到以下
表2 A區塊a井油壓30MPa酸化時有無伸縮接頭管柱安全系數對比
表2 A區塊a井油壓30MPa酸化時有無伸縮接頭管柱安全系數對比
結果。
在酸壓工況中,油管柱整體受到自身重力、活塞力、彎曲效應、膨脹效應和溫度效應共同產生的合力。在酸化壓力較小時,油管柱自身的重力為更大破壞力,其方向垂直向下。而在油管柱低端的封隔器處還有一個以活塞力為主的豎直向上的力,此力便能在一定程度上將重力中和。對于沒有伸縮接頭的油管柱,豎直向上的力會一直沿著管柱向上傳遞,最終就會使井口處的油管柱受到的伸張力有所減少;對于有伸縮接頭的油管柱,豎直向上的力在傳遞過程中就會因伸縮接頭的作用而中斷,此時的中和點位置要深于前者的中和點位置,同時井口處的伸張力減少程度要小于前者。正如表2所示,兩者的更低安全系數都是在井口處,大小分別是1.66和1.68。類似這
  樣的情況其實并不多見,因為在酸壓過程中,由于高壓產生的一系列復雜的力才是主要的破壞因素,這個例子說明伸縮接頭對活塞力向上傳遞能夠起到很好的緩沖作用。
再選取B區塊b井為研究對象,用TDAS軟件計算油壓70 MPa;油壓70 MPa、套壓20 MPa;油壓90 MPa、套壓20 MPa時有無伸縮接頭的油管柱最小安全系數及位置。
在高壓酸化時,壓力與溫差變化是對油管柱的主要破壞因素。油管柱會因注入溫度相對較低的壓裂液而收縮,同時也會受到活塞力和彎曲效應的影響發生收縮形變。此時的油管柱兩端分別被井口和封隔器固定,任何形式的形變都會使得油管柱承受很大的壓力或者拉力,而伸縮接頭能夠有效地幫助油管柱補充形變,使油管柱承受的力減小。B區塊b井幾種不同方式的壓裂工況,均能說明這個問題。同時說明,對油套環空適當的補充平衡壓力,也能很好的提高油管柱的安全系數。
如果封隔器下還有較長的油管柱,建議使用非限向型封隔器加伸縮接頭的管柱組合。以C區塊c井在油壓70 Mpa時酸化為例。
C區塊c井在封隔器以下仍有600 m長的27/8"油管,當高壓酸化時,油管柱低端能夠產生巨大的活塞力,如果所選用的封隔器是限向型的,則巨大的活塞力會使600m長的27/8"油管發生很大的彎曲甚至損壞。如果封隔器為非限向型,則活塞力會傳遞到封隔器以上的整個油管柱,整體的油管柱共同來分擔底部巨大的活塞力,同時封隔器上部的伸縮接頭也能有效緩解管柱受力情況。另外補充第二種情況:如果C區塊c井選用的是限向型封隔器,且將伸縮接頭安裝在封隔器以下,伸縮接頭不會改變封隔器以下管柱的受力情況。
研究結論
按照作用力方式不同,將油管柱所受到的力分為“靜載荷”與“動載荷”。靜載荷為隨油管柱形變發生變化的載荷;動載荷為不隨油管柱形變而改變的載荷。例如:多層開采時兩封隔器之間或者封隔器與井口之間管柱的拉力為靜載荷;酸壓時壓力為動載荷。當靜載荷對油管柱施加作用力時,有無伸縮接頭則有差異,例如酸壓時的B區塊b井;當動載荷對油管柱施加作用力時,有無伸縮接頭效果一樣,例如酸壓時C區塊c井的第二種情況。
每個伸縮接頭的構造都不相同,但原理大同小異。一般伸縮接頭都是由銷釘來釋放剪切力,銷釘的個數決定了伸縮接頭剪切力的大小,如果伸縮接頭收到的外力小于銷釘的剪切力,那么伸縮接頭也不發揮作用。使用限向式封隔器能夠有效地減少油管柱底端活塞力的向上傳遞,減少封隔器上部油管柱的受力,減少其螺旋彎曲程度。使用限向型封隔器加伸縮接頭的管柱組合,比單純使用限向型封隔器和非限向型封隔器在大多數工況中都能更好的提高安全系數。

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