热采水平井出砂段套管变形及屈曲风险分析

作     者：肖遥 李进 徐涛 袁伟伟 张启龙 Xiao Yao;Li Jin;Xu Tao;Yuan Weiwei;Zhang Qiong

作者机构：中海石油(中国)有限公司天津分公司 海洋石油高效开发国家重点实验室 

基　　金：中海石油(中国)有限公司科技项目“渤海油田3000万t持续稳产关键技术研究”之子课题“稠油规模化热采有效开发技术”(CNOOC-KJ-135 ZDXM 36 TJ04TJ) 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2024年第52卷第1期

页      码：130-137页

摘      要：针对储层出砂对热采井套管变形及稳定性影响的问题,开展了高温蒸汽对稠油储层岩石性质的影响试验;结合传热及热-固耦合理论,建立二维套管-水泥环-地层和三维套管屈曲模型,分析了注热过程中储层出砂对套管变形及屈曲的作用机理,并对比了不同出砂程度对套管变形和屈曲的影响规律。分析结果表明:储层出砂时,套管同时受热应力及周向非均匀地应力作用而产生内壁屈服,随着出砂区域增大,塑性变形逐渐增大;当出砂加剧导致地层亏空时,出砂段套管受储层岩石支撑作用减弱,注热形成的轴向热应力存在导致套管屈曲的风险;注入蒸汽温度为350℃条件下,地层亏空段小于3 m时套管没有屈曲风险;地层亏空段为4 m时,注热过程中套管轴向力达到临界屈曲载荷4 876.9 kN,对应临界屈曲温度为304.9℃,存在屈曲风险,且随着地层亏空段长度的增加,出砂段套管发生屈曲的临界载荷和对应温度均明显降低,屈曲风险加剧。研究结果可为热采井防砂设计及套管选型提供理论指导。

主 题 词：热采水平井 出砂 套管变形 屈曲 有限元 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2024.01.017

馆 藏 号：203125454...