高温地热井套管故障原因及预防措施

发布时间：2021-04-15 12:36

　　在地热井中,由于高温地热流体产生热应力,随着温度升高套管材料的屈服强度相应降低,套管的抗内压、抗外挤以及抗拉强度都发生了变化。高温地热井投入生产,水泥胶结的套管柱将受到高温地热流体引起的温度变化,造成明显的周期性轴向应力变化。同时,由于生产一段时间后要进行井眼维护作业,本文将探讨高温地热井中的这种因为交替冷热产生的应力变化,如何在套管设计中考虑这些负载。当高温井开始生产时,水由于温度急剧增加而膨胀成蒸汽,在两层套管之间产生巨大的压力,这可能导致内层套管挤毁故障或外层套管的破裂故障,进而讨论这些故障的预防措施。 

【文章来源】：内江科技. 2020,41(12)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

水泥环和套管壁厚的热导率对温度的热传导率的影响

臁?泛。6.1套管接头故障分析对于套管接头故障，利用与管体性能相同的接头进行了有例如，如果在40℃温度下固井的L-80套管受到290℃的高限元分析。分析模拟的条温流体的影响，理论热诱导压缩应力将超过屈服强度。但是，件为：正确的连接，固井一旦套管达到屈服点，压缩应力因为塑性变形而保持不变，同质量优质。水泥在80时温度继续增加，就相应的缩短了套管的总长度。当套管在产的条件下凝固，套管加热生塑性变形以后冷却至30℃时，套管将缩短，本来长度和应力至500之后冷却到80随着温度的降低而再次发生。。图2显示了加热到500举例计算，从固井温度40℃到井内最高的生产温度290℃之后套管接头产生的应然后压井后温度30℃。当套管温度升高至220℃，此时L-80套力。加热膨胀产生的压力管开始因为压缩应力发生塑性变形并保持65166psi的恒定应力。传递到接头周围的管体，最后在两接头连接处会留下残余压当套管从290℃冷却时，轴向压缩应力在220℃的温度下降至0图2加热到500后，套管接头连接处发生的应力图

挤毁，甚至可以将套管从外部撕裂。易因为顶替效率低，混浆而发生束缚住自由水，这几乎是所有高温地热井套管挤毁的主要根源。建议进行深入的研究，制定完善提高套管重叠段顶替效率的措施。（3）混浆发生不仅是因为窄间隙，还跟水泥浆的流型与顶替措施有很大关系。当两种流体的密度相差较大时，窄间隙就容易发生滞留。所以，要深入水泥浆配方研究，不仅在于水泥浆的零自由水，还要研究水泥浆流型，钻井液流型，泵送速度等对窄边滞留混浆的影响。（4）建议套管重叠段使用螺旋刚性扶正器，而不是常用的弓形弹性扶正器。图3环空自由水挤毁内层套管试验图（5）为了提高水泥浆接触时间，可以增大水泥浆的设计量6.3水泥浆顶替效率与套管扶正器的影响来解决这个问题，另外可以在施工结束后使用清水把套管重叠有研究表明，两层套管环形的偏心率、顶替水泥时的接触段的水泥浆挤入地层，用高密度大于重叠段1.5~2倍的体积，从时间等对水泥浆的顶替效率是有重要的影响的，试验结果也说顶部挤水泥，保证重叠段的固井质量。明挤毁都发生在环形空间中的窄边，并且靠近扶正器的附近水泥胶结都比较差。试验结果说明，环空的宽边比窄边水泥的顶替效率好两倍[1]卢亚锋,佘朝毅,马辉运,等.多管柱热应力模型预测采气井以上。随着间隙变窄，水泥浆被扶正器叶片滞留，并形成扰口装置的抬升[J].天然气工业,2015,35(2):76-80流，极大的影响了顶替效率，而在宽边泥浆和水泥浆顶替界面[2]胡承军,彭辉,蒙永利.稠油热采井口装置的热应力分析[J].明显，几乎没有残留的泥浆。另外还有一个实验结果说明，塞新疆石油科技,2010,20(4):54-57流对顶替效率有较好的改善作用。[3]林元华,熊浩,邓宽海,等.一种预测井口抬升高度的新方法7结论及建议[J].石油钻采工艺,20

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种预测井口抬升高度的新方法[J]. 林元华,熊浩,邓宽海,曾德智,朱达江,卢亚锋.  石油钻采工艺. 2016(05)
[2]多管柱热应力模型预测采气井口装置的抬升[J]. 卢亚锋,佘朝毅,马辉运,陈应烟,舒亮,蒲鲲.  天然气工业. 2015(02)
[3]稠油热采井口装置的热应力分析[J]. 胡承军,彭辉,蒙永利.  新疆石油科技. 2010(04)



本文编号：3139350