西安石油大学高职毕业设计(论文)开题报告.doc

高职毕业设计（论文）开题报告题 目： 油井套管修复技术研究现状分析 学生姓名： 寇新玉 院 （系）： 职业技术学院 专业班级： 采油09301班 指导教师： 刘易非 完成时间： 2012 年 4 月25 日 课题的意义：套管修复技术是油井大修技术的重要组成部分，采油过程中，由于客观和人为的原因，油气井套管经常出现一些损坏，导致油气井无法正常生产，甚至停产，有些套损井靠小修无法解决，必须进行套管大修作业修复，套管修复技术水平的高低，质量的好坏，直接关系到油气井能否复产，同时，也直接影响施工单位的经济效益。例如：辽河油田各稠油区块均采用蒸汽吞吐方式开采，由于套管受高温，高压持续作用，应力疲劳，和流体腐蚀，水泥返高不够，地层出沙等原因，造成套损井越来越多，已经成为影响各区块产量和油井利用率的重要因素，据有关资料统计，辽河油田稠油主力热采区块已经程度相当高，达到百分之12.64，有的采油厂套管损坏已经超过百分之20，多数套损井需要大修恢复生产。 世界各国油田开发进程表明，随着油田开采年限的增加，开发放档案的不断调整和实施，特别是实施注水的油藏，由于不同的地质，工程条件和管理条件，油气水井套管将不可避免的出现不同程度的破坏，使油水井不能正长生产，一直与影响油田稳产，如何减缓有，水井套管损坏速度，尽可能延长油水井的寿命，并对套管进行修复，充分利用这些资产，是石油工作者面临的重要课题，通过对国内外油田开发几十年的资料分析研究表明：导致油水井套管损坏的因素概括为地质因素和工程因素两类，其中地质因素有7中：泥岩吸水蠕动和膨胀，油层出沙，岩层滑动，岩岩坍塌，和塑性流动，地震活动，油层压实，工程因素有五种，套管材质问题，古井质量问题，射孔对套管损坏的影响，井位部署的问题，高压注水，上面两大类导致油水经套管损坏的因素具有普遍意义，但对于一个具体的油田或某一区块，这两大类因素中很可能其中某一类是主要的，另一类是次要的，而更多是两种因素综合作用的结果，要具体问题具体具体解决，切不可片面的认为是其中的某一因素，通过钻井取芯，工程测量等技术手段，以及人们对底层沉淀的认识，在获得新证据的基础上形成套管算坏机理的新概念，从而知道技术人员降低或消除诱发各种对套管其破坏作用的地质因素，维护套管的正常生产，从根源上降低套损，真正做到修井的原则，随着油气田勘探开发工作的不断深入，使得井下作业井控工作显得尤为重要，特别是近几年来，在井下作业技术逐步走向国际市场的新形势下，对井下作业井控工作提出了更高要求，为安全生产和绿色生产提供了保障。通过开展油水井套损机理及综合防护技术应.套损机理研究表明, 注水、注汽、出砂等7个方面是造成套损的主要原因。实践证明, 改进套管设计、提高固井质量、控制注水压力等8 项保护措施, 具有很好的应用效果。采用套管整形、补贴和小位移侧钻3 项修复技术, 是恢复套损井的积极有效措施。该技术在金马油田应用的成功, 对类似油田减少套管损坏、提高油水井利用率, 具有一定的借鉴和指导意义。爆胀修套机理采用电流引爆高压电雷管或投棒撞针引爆的方法, 将炸药爆炸瞬间释放出的巨大能量通过液体介质的传递作用于它很近的套管内壁上, 克服套管本身阻力和管外物质的挤压力, 使套管迅速产生膨胀。 达到治理套管的目的。国内外现状： 目前国内外对有关套管损坏的因素和机理进行了大量的研究工作，并应用于防止套管损坏的实践中，并且在这一过程中形成了一系列套管损坏的检测技术和修理工艺，应用损坏精测技术可对井下套管的损坏或完好状况有比较全面的认识，掌握井下套管的变形形态，如变形长度，套损深度，内经变化，有无裂缝及变形方位等，为下一步措施制定提供基础资料，随着科学技术的进步，检测技术逐步完善，配套，出现声机械等多种先进的检测仪器油，但是气田井下套管往往处于高温高压、多相介质等恶劣环境，以及地应力作用和人为作业等复杂工况中，由此造成的套管失效不仅严重地妨碍了石油和天然气的正常开采及生产井的后续作业，直接影响油田油气产量，而且会使层系布局越来越不合理、注采井网失去平衡，从而降低水驱控制储量和水驱动用储量，造成巨大油气资源浪费，有时还引发井喷等恶性事故，造成人员伤亡、停工停产、环境污染等重大事故。套管的损坏一直困扰着油气田的正常开发与生产，是油气田开发的重大难题之一。基于各工况下载荷分析，从中找出最危险的载荷组合，力确定套管抗最大外挤力。事实证明, 采用此法确定最大外挤力是不合适的, 应采用泥页岩蠕变形成不均匀/ 等效外挤应力0作为套管抗最大抗挤强度。同时采用厚壁套管, 以增大其抗挤压强度， 一个空管对点载荷的承受能力与钢的强度成正比, 与壁厚平方成正比。显然, 为提高承受点载荷能力, 增加壁厚比增加强度更为有效。通过大量的计算分析认为：大多数油井套管的损坏是由非均匀外载引起的，其中盐岩、泥岩塑性流变引起的非均匀挤压是造成套管损坏的重要原因之一，而局部集中载荷使套管抗外挤能力大大降低。所以，在地应力分布不均匀的塑性流动地层进行管柱设计时必须考虑不均匀载荷的影响。在役井下套管柱不是一个孤立体，因此必须考虑其所处环境的影响。从井壁稳定、力学与失效分析、强度分析、损伤检测方法以及损伤套管修复新技术的研究与应用等多方面研究了井下套管体系，并取得了一些理论成果，开发出了实用的修复新技术，旨在解决困扰油田生产的重大难题，以延长油气生产井（套管）的使用寿命，提高油气最终采收率。对油气田井下套管损伤机理研究和损伤套管，油气田套管损坏原因分析，例如;大庆油田采油工程研究院的姜守华、大庆油田勘探开发研究院张宝玺、胜利油田的孟祥玉及西南石油大学的张先普等通过对国外资料的分析与整理，结合中国各油田套损原因分析，对油气田套管产生损坏的原因作了较为全面的研究工作。概括起来，油气井套管损坏的原因可从以下几方面进行分析。（1）套损的地质因素。地质因素是造成套损的主要原因，它包括构造应力、层间滑动、泥岩膨胀、盐岩层蠕动、油层出砂、地面下沉及油层压实等。 围岩压力。钻后，井眼周围的岩石中出现了临空面，原来的平衡状态遭到了破坏。当应力集中处的应力达到围岩的屈服极限，就有塑性变形发生，这种变形受到套管和套管外水泥环的限制，同时套管也受到围岩的反作用而产生变形损坏。泥岩膨胀和蠕变。岩石具有蠕变和应力松弛的特征，岩石种类不同，其蠕变程度也不同，即使在自然地质条件下，岩石也会发生蠕变。泥岩中的黏土矿物尤其是蒙皂石、伊利石、高岭石，它们遇水会膨胀并发生蠕动。由于套管阻挡了这种蠕变和膨胀，就使套管外部负荷增加，随着时间的增长，该负荷会增大，当套管的抗压强度低于该外部负荷时，套管就会被挤压、挤扁乃至错断。苏联格罗兹内石油学院做过的泥岩膨胀和套管损坏关系试验表明，当泥岩吸水大于10时，泥岩有较高的塑性，几乎将全部上覆岩压都转移至套管，使其变形损坏。如该泥岩在大区域内连续，在遇水膨胀后区域发生蠕动，是会使区域发生成片套损的.确定套管抗最大外挤力。事实证明, 采用此法确定最大外挤力是不合适的, 应采用泥页岩蠕变形成不均匀/ 等效外挤应力0作为套管抗最大抗挤强度。同时采用厚壁套管, 以增大其抗挤压强度因为, 一个空管对点载荷的承受能力与钢的强度成正比, 与壁厚平方成正比。显然, 为提高承受点载荷能力, 增加壁厚比增加强度更为有效。套管是石油天然气井施工，生产必不可少的三大管住之一，套管技术史研究各种套管柱在服役期间的性能和行为的科学，其涉及的科学技术领域主要有材料学，力学，化学，计算机科学，以及系统方法学等，笔者利用计算机联机检索方法对80年代后期以来国内外发表的有关油气井套管技术方面的论文，学位论文，学术专著，相关报告和专利等进行了比较系统的检索并对获得的大量文献资料进行分析，在总结套管材质，螺纹连接，套管受力分析，套管可靠性研究，套管柱设计，套管磨损，套管腐蚀与防腐技术等方面技术现状的基础上，展望了油气井套管技术领域以后重点发展的方向 1，套管材质：多年来，世界石油行业所用的石油管，一直采用美国石油协会标准进行生产和使用，就套管材质来说，API SPEC 5CT将套管和油管分为四组17个钢级，但随着井深的增加，腐蚀介质腐蚀性的增加，地质条件更加的恶劣使套管的服役条件越来越苛刻，国外油井管城产厂家除了开发API,如日本住友SM系列，苛刻的服役条件对石油套管的品种，规格和质量提出了更高要求，因此需要进一步开发满足特殊要求的油套管，例如，用于深井超深井高强度油井管，高亢有经济观，抗酸性腐蚀性油井管，表面特殊处理油井管，如激光表面处理，渗铝表面按处理，镍磷化学镀金，研制开发满足强度要求玻璃钢油井管。 2，套管螺纹：外压力作用下接辀和管端上产上的应力进行分析，提出了屈服上金圈数，防漏上紧圈数，螺纹锥度公差的影响圈数和组合应力等的计算公式，赵克峰等人研究和分析了API螺纹的密封性和密封极限以及影响泄漏抗力的5种因素对螺纹密封性的影响程度，2002年，CAMMATTHEW综合分析了套管螺纹漏失的原因，和评价方法，史交齐等人研究API螺纹油管密封特点的基础上，提出了5项提高螺纹密封性的具体措施，即，改变螺纹加工公差，严格控制螺纹齿高，牙型角，锥度，和中径的公差，使用特殊密封螺纹脂，推荐用国外产的SCALLUBE螺纹脂和国产GATTS101螺纹脂，提高螺纹表面处理的镀层厚度，使镀层厚度超过60um，增加密封环，严格控制上螺纹操作，采用扭矩圈数及扭矩=位置等上螺纹控制方法。 3,特殊螺纹连接： 多年来，由于API螺纹连接具有规范统一，互换性好，价格便宜，加工维修方便，易于操作等优点，而被广泛使用，并取得了良好的效果，但是，随着高温高压及超深井，水平井等特殊井勘探开发工程量的不断增加，API螺纹连接的缺陷越来越明显，主要表现在，圆螺纹连接的管柱虽然其密封性能好，但其螺纹部位所能承受的拉力只相当于管体强度的百分之六十到百分之八十，因此圆螺纹套管，直连形套管都不能在深井，超深井中使用，偏梯形螺纹连接的套管，其抗拉性能虽然比圆螺纹连接高得多，但其密封性不是很好，仅相当于管体的百分之三十，因而不能用于高压气井的开采，另外，API螺纹都需要借助与APIRP5A2规定的螺纹脂来实现密封，而常用的螺纹脂只能在温度低于95度的环境中使用才能发挥作用，或超过管体强度，从根本上解决了滑脱问题问题，通过材料的选择及表面处理工艺的改进，基本解决了螺纹的连接问题，通过结构的优化，使接头应力分布更趋于合理，更由于抗应力腐蚀，通过台肩结构的合理设计，使上操作更容易进行，部分特殊螺纹连接的石油套管能够慢走高温油气井循环开采的需要。从套管的材质，螺纹连接，套管柱力学分析，套管柱分析，套管柱设计，套管的腐蚀与防护以及安全可靠性研究等方面比较详细的介绍了国内外在套管技术领域的最新研究成果和应用现状，指出了用于深井，超深井高酸性气体等新型管材的开发，套管柱设计专家系统，套管损坏机理及其综合防治技术以及套管钻井技术等将成为油气井套管技术今后发展的方向 .套管螺纹的连接强度的可靠性; 4,套管螺纹联接的强度，可靠性也是衡量套管柱可靠性的重要指标，国内这方面研究也活跃，1997年，朱翠娥等人利用有限元法对存在制造误差的油气井套管，螺纹连接部位进行了应力分析并编制了相应的应力，强度计算软件，2000年，利用全尺寸实物评价试验设备，对套管接头应力场分布，上卸螺纹力学性能，螺纹接头粘连是三维力学模型和相应的应用软件论文内容 ： 1论文的目的及研究意义； 2油井套管修复工艺的原理及方法； 3油井套管修复工艺技术研究新发展； 4油井套管修复工艺技术现场应用实例； 5认识与建议； 6参考文献；所采用的方法步骤： 在网上搜索相关资料，到图书馆查阅相关资料。阶段进度计划： 2012年4月15日到5月10日写论文初稿（电子版） 2012年4月25日