变模型对套管强度分析不够合理。年，杨斌练章华利用非线性弹塑性有限元法建立了螺旋布孔射孔套管强度分析空间有限元力学模型，分析了射孔套管抗挤强度。为了便于模型建立，进行了三个基本假设忽略套管椭圆度及壁厚不均匀度假设所射孔眼均未堵塞，射孔孔眼不存在偏心，孔眼中心轴线与套管轴线垂直并西安石油大学本科毕业设计论文相交每个孔眼都是圆柱形，孔眼直径长度均分别相等，不考虑孔边毛刺及裂纹。经分析可知，射孔套管强度与射孔孔径孔密相位角壁厚套管尺寸以及不同钢级套管材料力学特性参数等密切相关。年，宋吉水张国亮等人以无裂纹套管为研究对象，在研究不同射孔方式对套管抗挤强度影响时,西安石油大学本科毕业设计论文目录第章绪论课题意义课题研究背景国内外研究现状射孔套管抗外挤强度研究射孔开裂套管承载能力研究射孔套管布孔方式及剩余强度研究套管射孔试验研究毕业设计主要内容课题研究方法课题研究理论依据第二章套管损坏原因分析地质因素泥岩吸水蠕变和膨胀造成套管损坏油层出砂造成套管损坏岩层滑动造成套管损坏断层活动造成套管损坏工程技术因素套管材质影响固井质量影响井位部署问题对套管损坏影响射孔对套管损坏影响油气井开采方式影响套管质量好坏对套损影响对影响套管损坏因素认识预防套管损坏措施和建议本章小结第三章套管挤毁压力计算分析套管挤毁压力计算套管挤毁压力计算公式推导屈服强度挤毁压力公式推导塑性挤毁压力公式推弹性挤毁压力公式推导弹塑性挤毁压力公式推导套管抗内压强度公式及其推导本章总结第四章射孔套管孔边应力集中系数分析圆柱壳开孔应力集中非圆孔问题般解射孔孔边应力集中系数分析建表分析常用套管射孔方案孔边应力集中系数本章小结第五章射孔套管应力强度因子分析权函数法西安石油大学本科毕业设计论文表面半椭圆裂纹应力强度因子参数和确定将射孔孔眼作为表面半椭圆裂纹分析应力强度因子表面修正系数确定建表分析常用套管射孔方案孔边应力强度因子本章小结第六章射孔套管剩余强度分析无损套管受力分析对套管射孔后孔附近应力状态研究射孔开裂套管剩余强度系数计算计算结果分析孔边裂纹定时，射孔参数与套管剩余强度系数关系孔边裂纹与射孔套管剩余强度系数关系结论分析本章小结第七章射孔段套管强度安全性分析射孔段套管安全性分析优化射孔建议第八章结论参考文献致谢附录套管外压实验台说明书设计任务工作原理附录二编程计算孔边应力集中系数应力强度因子西安石油大学本科毕业设计论文第章绪论射孔是种油田工艺,是用专门射孔枪将套管和水泥环以及部分射开，使井筒与地层联通，达到油气流入井筒目。钻井完成时，需下套管注水泥将井壁固定住，然后下入射孔器，将套管水泥环直至油气层射开，为油气流入井筒内打开通道，称作射孔。课题意义在油气田开发中，造成油气井生产套管以下简称套管损坏原因很多，其中射孔作业是主要原因之。射孔会导致套管发生严重变形或破裂，使套管强度受到较大影响。在地层错动倾斜地层滑动地质构造运动岩石遇水膨胀蠕变盐类地层遇水溶解水泥固封不良高压注水等情况下，井眼周围岩石对套管产生挤压作用容易导致射孔套管发生塑性变形。分析造成这种情况主要原因是，射孔时特别是无枪身射孔十几发甚至几十发射孔弹在瞬间爆炸，产生了巨大冲击波作用在套管上，套管突然胀大，使套管在射孔井段中部或非射孔井段相交位置发生剧烈变形，特别是在射孔段上部或下部由于强烈应力集中，造成套管抗挤压强度降低，这样在地应力作用下，易发生套管变形。而且，随着射孔弹药质量增加射孔密度加大射孔弹不合理排列和误射等,加剧了对套管伤害程度。由于地质条件不同，井下受力状态复杂，拉压弯扭应力综合作用于管体，这对套管本身强度提出了较高要求。旦套管本身由于种原因而损坏，可能导致整口井减产，甚至报废。套管射孔后受力非常复杂，射孔段套管起着连接将油气输送到油管作用，是维持油井运行生命线，所以油气井射孔段套管强度安全性研究有着十分重要意义。课题研究背景年代以来，我国油气田套管损坏现象也十分严重。据统计，到年底我国大庆吉林大港华北中原江汉新疆玉门胜利四川及辽河等油气田套管损坏井数已达多口，其中大庆油田累计发现套损井口，西安石油大学本科毕业设计论文占投产井数以上吉林油田累计套损井口，占投产井数以上中原油田已发现套损井占胜利油田累计套损井数多口，占投产井数。并且各油田套损井数还有上升趋势。到年底，套损井已达到了多口，其分布范围，从东部油田直延伸到西部吐哈油田和塔里木油田。若按每口井较低成本万元人民币计算，仅套管损坏就已造成直接经济损失亿元，这还不计油井损坏停产所造成经济损失。导致油水井套管状况变差，甚至损坏原因是多方面。其中很重要个原因就是射孔对套管损坏。据胜利油田年月份口报废井资料分析，除口井地质报废，口井落物报废外，其余口井有口占与射孔有直接关系，在因套管变破而报废口井中，套管变破位置在射孔井段及其附近有口。所报废井损坏位置都在射孔井段上部或中部。分析造成这种情况主要原因是，射孔时特别是无枪身射孔十几发甚至几十发射孔弹在瞬间爆炸，产生了巨大冲击波作用在套管上，套管突然胀大，使套管在射孔井段中部或非射孔井段相交位置发生剧烈变形，特别是在射孔段上部或下部由于强烈应力集中，造成套管抗挤压强度降低，这样在地应力作用下，易发生套管变形。而且，随着射孔弹药质量增加射孔密度加大射孔弹不合理排列和误射等,加剧了对套管伤害程度。本次毕业设计着重于在高压气井工况下分析射孔段套管强度安全性，给出优化射孔建议，将对实际生产具有重要意义。国内外研究现状射孔套管抗外挤强度研究年，宗幼芄等，利用实验方法，推导出射孔套管抗挤毁压力降低系数计算公式，探讨了射孔管参数及布孔方案对值影响。年，唐波练章华等人对射孔套管强度进行了理论分析，将射孔套管三维力学模型简化为平面孔板力学模型，如下图所示，分析过程中设套管满足弹性力学切基本假设。推导出射孔套管抗挤强度系数理论公式，得出了影响射孔套管抗外挤度最主要因素是孔眼分布相位角结论。由于油田施工时采用螺旋布孔，应用平面应变模型对套管强度分析不够合理。年，杨斌练章华利用非线性弹塑性有限元法建立了螺旋布孔射孔套管强度分析空间有限元力学模型，分析了射孔套管抗挤强度。为了便于模型建立，进行了三个基本假设忽略套管椭圆度及壁厚不均匀度假设所射孔眼均未堵塞，射孔孔眼不存在偏心，孔眼中心轴线与套管轴线垂直并西安石油大学本科毕业设计论文相交每个孔眼都是圆柱形，孔眼直径长度均分别相等，不考虑孔边毛刺及裂纹。经分析可知，射孔套管强度与射孔孔径孔密相位角壁厚套管尺寸以及不同钢级套管材料力学特性参数等密切相关。年，宋吉水张国亮等人以无裂纹套管为研究对象，在研究不同射孔方式对套管抗挤强度影响时油层套管射孔开裂断裂力学模型物理测试徐道临，刘铁牛等射孔套管抗阻合载荷强度研究石油钻采工艺王焊祥，颜廷杰，李增亮射孔对套管强度影响石油机械向绪金，余爱明等射孔对套管强度影响研究江汉石油学报董平川等螺旋布孔射孔对套管强度影响大庆石油地质开发，年张明友，窦益华影响套管磨损因素磨损预测及剩余强度分析中国西部科技黄显辉，窦益华等高温高压深井射孔卡枪原因分析及对策石油机械宋治油层套管损坏原因分析及预防措施石油学报崔孝秉，宋治等注水开发油田套管损坏机理研究石油学报窦益华，贾连璧等油管内壁损伤检测及评判方法石油机械西安石油大学本科毕业设计论文傅继成等油层套管在模拟井条件下射孔试验特殊钢陈论韬等温米油田套管损坏原因分析及预防措施石油钻采工艺西安石油大学本科毕业设计论文致谢在窦益华教授精心指导和严格要求以及曹银萍老师细心指导下，我顺利完成了毕业设计，并且获得很大收益。从设计内开始查阅资料以及相关涉及内容背景等，都给予很大帮助。毕业设计这个过程我不仅学到了知识，也偷偷学到了窦老师治学风格，及对待问题态度，真是潜移默化影响，我该学还很多很多。在此对窦老师致以最真诚感谢,同时，也感谢我们这个课题组所有学长同学对我支持和帮助，感谢他们给我宝贵意见和建议，在此真心感谢他们。还要感谢图书馆人员认真态度，为我查阅资料提供便利。感谢论文中引用前辈研究成果。感谢各位,西安石油大学本科毕业设计论文附录套管外压实验台说明书设计任务根据设计任务书需要，需要设计完成套管外压实验高压室总装配图和关键零件图设计。这里套管外压实验台是针对测试套管外压种高压实验室，用它能够较准确测量套管抗挤强度。本文是对，壁厚套管进行设计并行测量。这对于套管设计和使用都有知道意义，避免了盲目下套管而导致由于自身不合格产生套管损坏。工作原理套管实验高压室大体由五部分组成高压腔引线装置密封装置注夜装置联接装置。高压腔是由内筒体外筒体和水泥石组成。内筒体两端与密封件侧盖通过螺纹联接。为了充分发挥双层套管作用，在外筒体与内筒体之间注入水泥石。水泥石由公扣接头注入。公扣接头与外筒体通过焊接联接。为了减小焊缝对外筒体强度消弱，在焊缝处加上补强板。在注水泥工程中，将堵头打开以排出空气。等水泥石注满环形空间后，再将其插入拧紧。最后，所注水泥石达到要求时，可停止注入，然后盖上堵帽。为了测量应力变化，需要在套管外壁贴上应变片。贴好后将套管装入高压腔，然后通过引线装置即引线接头，将与应变片连接导线引出来与测量仪器连接。引线接头与外筒体和内筒体通过焊接联接。为了保证在实验过程中液体不至于泄露，需要密封装置。密封装置即为图中环形密封件。密封件外部有个接头，此接头是为了引入液体对密封件施压，将密封件牢牢地压在套管表面以进行密封。进行试验时，可以将液体通过接头注入腔体。为了排出腔体中空气，应将端接头松开，等空气放完后再拧紧，进行加压。联接装置主要是密封件端盖与密封检侧盖通过个双头螺柱联接，此链接有利于提高高压室强度。实验台作用进行套管等石油管材抗外压试验。结构组成主要由外管英寸套管内管英寸套管构成高压室，西安石油大学本科毕业设计论文两层套管之间注满水泥，构成双层套管其抗压强度大于两层套管抗内压强度总和。试验时，将套管上面可以贴应变片放进高压釜内先从两个接口加压，在液压作用下，环形密封圈非金属收缩，将套管两端抱死密封再从接口往高压室内注入液体施加液压，进行套管抗外挤试验。接口作用是给两层套管之间注水泥，注完后，该接口即堵死。接口是应变片导线出口，用特殊密封。接口作用是在往高压室内注入液体初期，高压釜放气孔，空气放完，即堵上西安石油大学本科毕业设计论文附录二编程计算孔边应力集中系数应力强度因子程序地址代码选择公式,公式应力强度因子公式应力集中系数结果演示如下图所示孔边应力集中系数代码西安石油大学本科毕业设计论文公式公式请输入以下数据以便计算结果套管外径套管壁厚射孔孔口直径泊松比西安石油大学本科毕业设计论文计算结果演示如附图所示射孔裂纹应力强度因子代码公式公式请输入以下数据以便计算结果定义些常量西安石油大学本科毕业设计论文,套管外径套管壁厚射孔孔口直径泊松比,结果演示如下图所示西安石油大学本科毕业设计论文,西安石油大学本科毕业设计论文目录第章绪