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井筒套管破坏过程分析

作　者: 党旭光
导　师: 朱庆杰
学　校: 河北理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: ADINA 套损机理破坏数值模拟
分类号: TE931.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

断裂是套管损坏形式中最危险的一种,在很多情况下会对油田生产造成很大的经济损失。套管的断裂是一个很复杂的过程,受到很多因素的影响,如套管本身的材质、工作环境、应力状态、地质因素及套管的尺寸、缺陷等。所以断裂往往是多个因素一起作用的结果。介绍了套管损坏的机理和影响因素,采用ADINA软件的Parasolid建模方法建立了地层-水泥环-套管的模型,模拟了水泥环的裂纹扩展过程,研究了套管材料、外径、壁厚、径厚比对套管的破坏过程的影响,结果表明:套管所用材料的屈服强度,对套管能承受应力起到很关键的作用;套管的屈服强度越大,套管能承受的力越大;采用同种材料制造的套管,受到地层相对位移的剪切作用,在外径相同的情况下,套管壁厚越大,承受外力荷载越大;在材料相同,壁厚相同的条件下,外径大的套管比外径小的套管抵抗应力的能力要小;采用相同材料的套管,径厚比越小,能承受的应力越大。模型以有限元软件ADINA为平台,以锦州油田一个油井为实例,分析了不同材料和尺寸的套损情况,为以后在采油过程中减少套损数量,提供了研究依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
引言  9-10
第1章文献综述  10-22
  1.1 概述  10-12
    1.1.1 国内外套管损坏现状  10
    1.1.2 国内外套损研究  10-12
    1.1.3 主要研究的内容  12
  1.2 套损类型及影响因素  12-22
    1.2.1 套损类型  12-18
    1.2.2 影响套损的因素  18-22
第2章断裂理论及套管强度影响因素  22-32
  2.1 套管强度  22-23
    2.1.1 套管的屈服强度  22
    2.1.2 抗外挤强度  22-23
  2.2 套管强度的影响因素  23-25
    2.2.1 水泥环对套管强度的影响  23-24
    2.2.2 非均匀荷载对套管强度的影响  24
    2.2.3 射孔对套管强度的影响  24-25
  2.3 断裂力学理论  25-29
    2.3.1 COD 定义及判据  25-27
    2.3.2 J 积分理论  27-29
  2.4 ADINA 中关于断裂的理论  29-32
    2.4.1 ADINA 对破坏分析的技术基础  29-30
    2.4.2 拟动态分析Low-Speed Dynamics 方法介绍  30-32
第3章套管有限元模型建立  32-46
  3.1 水泥环破坏模型  32-40
    3.1.1 建立模型几何参数和受力条件  32-35
    3.1.2 材料定义  35-37
    3.1.3 时间步长设定  37-38
    3.1.4 设定单元组，划分网格  38-39
    3.1.5 结果输出  39-40
  3.2 套管破坏模型  40-45
    3.2.1 套管材料设定  40-42
    3.2.2 时间步长设定  42-43
    3.2.3 求解过程设定  43-44
    3.2.4 结果输出  44-45
  3.3 运行时可能出现的问题和解决方法  45-46
第4章模型计算结果分析  46-52
  4.1 地层蠕动荷载对水泥环的影响  46-47
    4.1.1 主应力剪应力对比  46-47
    4.1.2 最大破坏程度对比  47
  4.2 套管参数对套管的影响分析  47-52
    4.2.1 套管材料对套管强度的影响  47-49
    4.2.2 套管尺寸对套管强度的影响  49-52
结论  52-53
参考文献  53-56
致谢  56-57
导师简介  57-58
作者简介  58-59
学位论文数据集  59

井筒套管破坏过程分析

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