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套管损坏是国内外原油生产中长期存在且一直没有得到很好解决的问题。随着勘探开发难度的不断增大,钻采条件更加复杂,油、套管服役条件更加恶劣,套管损坏呈上升的趋势。对于注蒸汽热采井,其高温导致管材强度下降,与热应力共同作用导致套损更加严重。因此,开展稠油油井热应力的研究和套损机理研究,进一步完善配套稠油开采技术,延长套管使用寿命是非常必要的。
本课题主要针对油水井套管诸多破损形式,依据以往套损研究理论,利用ANSYS有限元传热和应力分析模块,以蒸汽吞吐热采井为目标,从井筒温度场入手,分析地层热膨胀效应,套管热应力和热变形情况;分析研究井筒二维非稳态温度场,减小人为误差,较准确地求解井筒在注汽周期内的温度场分布,以准确获得井筒应力分布;研究套管管体内的应力分布和水泥环应力分布,保护套管和水泥环的完整。通过上述分析研究可知:热应力作用是热采井套管变形损坏的主要原因,油层出砂是套管变形破坏的重要因素,封融器失效、预拉应力不合理、注汽参数不合理、地层热膨胀径向力等均影响加速套管的变形损坏。提出了新钻热采井从钻完井、注汽及开采方面预防套损发生的技术措施和未损坏井预防套损的技术措施。