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伸缩接头的伸缩量技术结果

来源: 发布时间:2019-03-23 30408 次浏览

伸缩接头的伸缩量技术结果

(1)坐封
a井在井口温度为20℃,井口油压为20 MPa,用比重为1.25的泥浆液进
表1 A区块a井坐封时有无伸缩接头管柱安全系数对比
表1 A区块a井坐封时有无伸缩接头管柱安全系数对比
行坐封,用TDAS软件计算得到以下结果。
膨胀效应发生在横向上,而伸缩接头只能在纵向上影响管柱的受力,有无伸缩接头的气井在各种工况下其油管柱的膨胀效应是一样的,所以在后面的分析中主要讨论轴向力和三维应力对油管柱的作用方式。坐封时要先对油管柱憋压,憋压过程中井口处的油管柱受到油管自重和因油压而产生的向下的拉力,这个过程中有无伸缩接头对井口处油管柱受力影响不大,但是当封隔器坐封后,伸缩接头可以补偿形变,减少井口处油管的压力。
(2)酸化
以A区块a井为例,在油压为30 MPa时用TDAS软件计算得到以下
表2 A区块a井油压30MPa酸化时有无伸缩接头管柱安全系数对比
表2 A区块a井油压30MPa酸化时有无伸缩接头管柱安全系数对比
结果。
在酸压工况中,油管柱整体受到自身重力、活塞力、弯曲效应、膨胀效应和温度效应共同产生的合力。在酸化压力较小时,油管柱自身的重力为更大破坏力,其方向垂直向下。而在油管柱低端的封隔器处还有一个以活塞力为主的竖直向上的力,此力便能在一定程度上将重力中和。对于没有伸缩接头的油管柱,竖直向上的力会一直沿着管柱向上传递,最终就会使井口处的油管柱受到的伸张力有所减少;对于有伸缩接头的油管柱,竖直向上的力在传递过程中就会因伸缩接头的作用而中断,此时的中和点位置要深于前者的中和点位置,同时井口处的伸张力减少程度要小于前者。正如表2所示,两者的更低安全系数都是在井口处,大小分别是1.66和1.68。类似这
  样的情况其实并不多见,因为在酸压过程中,由于高压产生的一系列复杂的力才是主要的破坏因素,这个例子说明伸缩接头对活塞力向上传递能够起到很好的缓冲作用。
再选取B区块b井为研究对象,用TDAS软件计算油压70 MPa;油压70 MPa、套压20 MPa;油压90 MPa、套压20 MPa时有无伸缩接头的油管柱最小安全系数及位置。
在高压酸化时,压力与温差变化是对油管柱的主要破坏因素。油管柱会因注入温度相对较低的压裂液而收缩,同时也会受到活塞力和弯曲效应的影响发生收缩形变。此时的油管柱两端分别被井口和封隔器固定,任何形式的形变都会使得油管柱承受很大的压力或者拉力,而伸缩接头能够有效地帮助油管柱补充形变,使油管柱承受的力减小。B区块b井几种不同方式的压裂工况,均能说明这个问题。同时说明,对油套环空适当的补充平衡压力,也能很好的提高油管柱的安全系数。
如果封隔器下还有较长的油管柱,建议使用非限向型封隔器加伸缩接头的管柱组合。以C区块c井在油压70 Mpa时酸化为例。
C区块c井在封隔器以下仍有600 m长的27/8"油管,当高压酸化时,油管柱低端能够产生巨大的活塞力,如果所选用的封隔器是限向型的,则巨大的活塞力会使600m长的27/8"油管发生很大的弯曲甚至损坏。如果封隔器为非限向型,则活塞力会传递到封隔器以上的整个油管柱,整体的油管柱共同来分担底部巨大的活塞力,同时封隔器上部的伸缩接头也能有效缓解管柱受力情况。另外补充第二种情况:如果C区块c井选用的是限向型封隔器,且将伸缩接头安装在封隔器以下,伸缩接头不会改变封隔器以下管柱的受力情况。
研究结论
按照作用力方式不同,将油管柱所受到的力分为“静载荷”与“动载荷”。静载荷为随油管柱形变发生变化的载荷;动载荷为不随油管柱形变而改变的载荷。例如:多层开采时两封隔器之间或者封隔器与井口之间管柱的拉力为静载荷;酸压时压力为动载荷。当静载荷对油管柱施加作用力时,有无伸缩接头则有差异,例如酸压时的B区块b井;当动载荷对油管柱施加作用力时,有无伸缩接头效果一样,例如酸压时C区块c井的第二种情况。
每个伸缩接头的构造都不相同,但原理大同小异。一般伸缩接头都是由销钉来释放剪切力,销钉的个数决定了伸缩接头剪切力的大小,如果伸缩接头收到的外力小于销钉的剪切力,那么伸缩接头也不发挥作用。使用限向式封隔器能够有效地减少油管柱底端活塞力的向上传递,减少封隔器上部油管柱的受力,减少其螺旋弯曲程度。使用限向型封隔器加伸缩接头的管柱组合,比单纯使用限向型封隔器和非限向型封隔器在大多数工况中都能更好的提高安全系数。

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