模拟井况下压裂管柱力学分析及压裂设计研究

【摘要】：油气产业作为上世纪乃至本世纪的占据支撑性地位的能源产业,可预见的未来期限内具有无可替代的地位。日益消耗下,国内大多油气井的开采进入高投入、低产出的中后期,低渗透井的开采难度越来越大,特低渗透井情况更不容乐观。如何使油气开采能够坚持高速度、高采收率和低投入并行的状态,进一步高效掘取各种油气藏尤其是复杂条件下藏储难动用的油气藏被日益重视。行业内,沿习传统采用人工注水压裂等增产增注手段强制性对储层进行人工改造,以此来增加油气资源的渗透率和出产率,达到高效增产增收的目的。油水井压裂施工后可达到改良近井带的渗流状态、增加采收的目的,提升油气出产率。因而对水力压裂技术给予广泛深入的实井验证和深入严谨的研究,这对油气产业的发展意义深远。压裂作业中的管柱及其配套工具是压裂施工的主体,决定施工成效,压裂工艺的整体设计更是关系到压裂的可行性和投入产出比,对实际的压裂施工参数选择和进程决断具有重要指导意义,值得深入研究。针对本课题研究内容,查阅国内外本课题相关研究文献的基础上,首先对压裂管柱国内外的研究现状进行了简单介绍。文章重点针对压裂管柱进行研究,利用传统力学分析,借鉴钻井管柱力学研究方法,首先研究了压裂管柱的三轴应力状态,基于此,后续对压裂管柱进行了强度分析与安全性校核。第四章在参考前人研究成果的基础上,对比分析管柱轴向变形的影响因素,从力学角度出发,综合研究了压裂管柱在五种基本效应下产生的轴向变形,得到不同基本效应影响下管柱的变形计算结果。针对不同工况下管柱的实际数据,对前述计算模型进行了计算验证和举例。最后从压裂工艺全局角度出发,基于专业压裂设计软件,利用虚拟井况具体参数,对模拟井进行了压裂设计,并与原井压裂结果进行对比,为压裂实际作业提供一定参考。
【关键词】：压裂管柱 轴向变形 强度分析 压裂设计
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE934.2