高压气井多封隔器完井管柱力学研究

doi:10.11885/j.issn.1674-5086.2015.10.27.21

西南石油大学学报(自然科学版) ›› 2016, Vol. 38 ›› Issue (6): 172-178.DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.10.27.21

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高压气井多封隔器完井管柱力学研究

张智¹, 王波¹, 李中², 李炎军², 张超²

1. "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室·西南石油大学, 四川成都 610500;
2. 中海石油(中国)有限公司湛江分公司, 广东湛江 524057

收稿日期:2015-10-27 出版日期:2016-12-01 发布日期:2016-12-01
通讯作者: 张智,E-mail:wisezh@126.com
作者简介:张智,1976年生,男,汉族,四川南充人,教授,博士生导师,主要从事油气井建井工程与安全教学与研究工作。E-mail:wisezh@126.com;王波,1988年生,男,汉族,山东东营人,硕士研究生,主要从事管柱力学、材料腐蚀与防腐等方面的研究。E-mail:wangbo0501@126.com;李中,1972年生,男,汉族,河南驻马店人,教授级高级工程师,主要从事钻井工程技术和管理工作。E-mail:lizhong@cnooc.com.cn;李炎军,1980年生,男,汉族,湖北孝感人,高级工程师,主要从事海上钻井作业的技术和管理。E-mail:liyanjun@cnooc.com.cn;张超,1981年生,男,汉族,四川巴中人,工程师,主要从事海上钻井研究工作。E-mail:zhangchao1@cnooc.com.cn
基金资助:
国家科技重大专项（2016ZX05028001-006，2016ZX05017-003）；四川省科技厅项目（2016JQ0010）；四川省省属高校科技创新团队建设计划（13TD0026）。

Mechanical Study of Completion String With Multi-packer for High Pressure Gas Wells

ZHANG Zhi¹, WANG Bo¹, LI Zhong², LI Yanjun², ZHANG Chao²

1. State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoirs Geology and Exploitation, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China;
2. Zhanjiang Branch Co. Ltd., CNOOC, Zhanjiang, Guangdong 524057, China

Received:2015-10-27 Online:2016-12-01 Published:2016-12-01

摘要/Abstract

摘要： 带多封隔器的完井管柱是Norsok D010规范推荐的高温高压气井完井管柱中的重要类型，但是多封隔器完井管柱结构在井下工况中的受力和变形较单一结构管柱更为复杂，并且多封隔器之间局部的圈闭压力可能导致管柱损坏。为此，针对多封隔器管柱结构特点，建立了考虑端面效应、热胀冷缩效应、形变效应、螺旋和正弦屈曲效应影响的管柱变形和受力计算模型，并结合现场实际工况开展了实例计算。计算结果表明，封隔器在井筒中的位置以及井筒温度压力对整个管柱的受力和变形影响较大，在多封隔器复合管柱设计和安全评价时需要考虑多封隔器对管柱力学行为的影响。

关键词: 封隔器, 力学研究, 完井管柱, 轴向变形, 高温高压气井

Abstract: The string with multi-packer, which is recommended by Norsok D010 standard, is an important type of high temperature high-pressure completion string. However, compared with the single packer, the force and deformation of completion string with multi-packer are more complicated, and the local trap pressure does great damage to pipe string. Therefore, the mechanical model with consideration of the end effect, deformation effect and effect of thermal expansion and contraction as well as helical and sinusoidal buckling effect was established. Besides, calculation based on field condition was performed. The results indicate that the force and deformation of string are greatly affected by the packer depth and wellhead temperature and pressure, and effect of multi-packer on mechanical behavior of string should be considered in the string design and evaluation.

Key words: packer, mechanical analysis, completion string, axial deformation, high temperature high-pressure gas well

中图分类号:

TE256

张智, 王波, 李中, 李炎军, 张超. 高压气井多封隔器完井管柱力学研究[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2016, 38(6): 172-178.

ZHANG Zhi, WANG Bo, LI Zhong, LI Yanjun, ZHANG Chao. Mechanical Study of Completion String With Multi-packer for High Pressure Gas Wells[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2016, 38(6): 172-178.

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参考文献

[1] 张智,周延军,付建红,等. 含硫气井的井筒完整性设计方法[J]. 天然气工业, 2010, 30(3):67-69. doi:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.03.017 ZHANG Zhi, ZHOU Yanjun, FU Jianhong, et al. A method of well integrity design for sour gas wells[J]. Natural Gas Industry, 2010, 30(3):67-69. doi:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.03.017
[2] LOGINOV A. Plug and abandonment applications for inflatable packers in the gulf of Mexico, USA[C]. SPE 23923, 2013. doi:10.4043/23923-MS
[3] 张智,顾南,杨辉,等. 高含硫高产气井环空带压安全评价研究[J]. 钻采工艺, 2011, 34(1):4244. doi:10.3969/j.issn.1000-768X.2011.01.014 ZHANG Zhi, GU Nan, YANG Hui, et al. Safety evaluation on sustained casing pressure (SCP) in high-sulfur highproduction gas well[J]. Drilling & Production Technology, 2011, 34(1):42-44. doi:10.3969/j.issn.1000-768X.2011.01.014
[4] 李钦道,谢光平,张娟. 初始管柱压缩量计算分析——封隔器管柱受力分析系统讨论之三[J]. 钻采工艺, 2001, 24(6):48-51. doi:10.3969/j.issn.1006-768X.2001.06.017 LI Qindao, XIE Guangping, ZHANG Juan. Calculation analysis of initial amount of compression of test string[J]. Drilling & Production Technology, 2001, 24(6):48-51. doi:10.3969/j.issn.1006-768X.2001.06.017
[5] 杨魁. 同井注采封隔器设计及管柱力学分析[D]. 青岛:中国石油大学(华东), 2011. YANG Kui. Packer design and mechanical analysis of injection-production string in one well[D]. Qingdao:China University of Petroleum, 2011.
[6] 许建国. 带多封隔器水平井作业管柱解封力分析[J]. 石油机械, 2011, 39(10):6971. doi:10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2011.10.019 XU Jianguo. An analysis of the releasing force of the multi-packer horizontal-well operation string[J]. Petroleum Machinery, 2011, 39(10):69-71. doi:10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2011.10.019
[7] 赵晓伟,牛彩云,朱洪征,等. 单封隔器抽油管柱受力变形分析[J]. 石油矿场机械,2011,40(12):51-54. doi:10.3969/j.issn.1001-3482.2011.12.013 ZHAO Xiaowei, NIU Caiyun, ZHU Hongzheng, et al. Analysis of the deformation to the pump strings with the packer[J]. Oil Field Equipment, 2011, 40(12):51-54. doi:10.3969/j.issn.1001-3482.2011.12.013
[8] 郎学军, 李兴应, 刘通义, 等. 双封隔器分层压裂工艺技术研究与应用[J]. 钻采工艺, 2004, 27(3):45-47. doi:10.3969/j.issn.1006-768X.2004.03.015 LANG Xuejun, LI Xingying, LIU Tongyi, et al. Research and application of separate zone fracturing with dual packer[J]. Drilling & Production Technology, 2004, 27(3):45-47. doi:10.3969/j.issn.1006-768X.2004.03.015
[9] 柴国兴,刘松,王慧莉,等. 新型水平井不动管柱封隔器分段压裂技术[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2010, 34(4):141-144. doi:10.3969/j.issn.1673-5005.2010.04.028 CHAI Guoxing, LIU Song, WANG Huili, et al. New single-trip staged fracturing technology with packer isolation in horizontal wells[J]. Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science), 2010, 34(4):141-144. doi:10.3969/j.issn.1673-5005.2010.04.028
[10] 崔玉海,唐高峰,丁晓芳,等. 注水管柱中温度效应的分析与计算[J]. 石油钻采工艺, 2003, 25(2):50-53. doi:10.3969/j.issn.1000-7393.2003.02.014 CUI Yuhai, TANG Gaofeng, DING Xiaofang, et al. Analysis and calculation of the temperature effect in the water injection string[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2003, 25(2):50-53. doi:10.3969/j.issn.1000-7393.2003.02.014
[11] 张智,张琳琳. 高温高产气井自由套管热应力研究[J]. 安全与环境学报,2015,15(4):98-102. doi:10.13637/j.issn.1009-6094.2015.04.021 ZHANG Zhi, ZHANg Linlin. Thermal stress model for the free-casing section to be used for high-temperature and high-yield gas wells[J]. Journal of Safety and Environment, 2015, 15(4):98-102. doi:10.13637/j.issn.1009-6094.2015.04.021
[12] ZHANG Z, WANG H. Sealed annulus thermal expansion pressure mechanical calculation method and application among multiple packers in HPHT gas wells[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2016, 31:692-702. doi:10.1016/j.jngse.2016.03.091
[13] 张智,王汉. 油套管导热系数与温度耦合模型计算井筒温度场[J]. 中国科技论文, 2015, 10(21):2539-2544. doi:10.3969/j.issn.2095-2783.2015.21.015 ZHANG Zhi, WANG Han. A coupled model of wellbore temperature calculation between temperature and thermal conductivity of tubing and casing[J]. China Science Paper, 2015, 10(21):2539-2544. doi:10.3969/j.issn.2095-2783.2015.21.015

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Mechanical Study of Completion String With Multi-packer for High Pressure Gas Wells

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[1]	黄亮, 王国荣, 徐靖, 魏安超, 贾杜平. 水平井完井管柱振动特性实验研究[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2020, 42(5): 170-178.
[2]	苟利鹏, 张进科, 杨金峰, 魏江伟, 张倩. 姬塬油田套损井隔水采油技术研究与应用[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2020, 42(3): 107-114.
[3]	阳明君1，李海涛1 *，蒋睿1，肖凯文2，谢江3. 尤拉屯高产气井完井管柱振动损伤研究[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2016, 38(1): 158-163.
[4]	张波;薛承瑾;周林波;张烨;. 遇水膨胀封隔器分段酸压技术及应用[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2013, 35(2): 109-114.
[5]	熊友明罗东红唐海雄魏宏安张林. 延缓和控制底水锥进的水平井完井新方法[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2009, 31(1): 103-106.
[6]	伍开松袁新生张元翟志茂古剑飞. 合理选择丁腈橡胶胶筒本构模型探讨[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2007, 29(5): 141-144.
[7]	蒋建勋刘琦程福平石庆郑凯. 分层注水工艺管柱变形量计算[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2007, 29(5): 145-148.
[8]	曾雨辰邢希春曹英杰陈付虎. 大牛地气田双封分层压裂投产管柱研究应用[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2007, 29(4): 155-157.
[9]	伍开松朱铁军侯万勇张勇谢斌. 胶筒系统接触有限元优化设计[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2006, 28(6): 88-90.
[10]	邓雄梁政. 测试井封隔器胶筒径向变形探讨 [J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 1998, 20(1): 61-63.