Simulation and Experimental Study on the Safe Application Condition of Expandable Profile Liner in Slim Holes
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摘要: 膨胀波纹管可以用于封隔小井眼斜井段坍塌煤层和泥岩，为解决地层坍塌问题提供了新的手段，但其适用工况不确定，影响了其推广应用。为确定膨胀波纹管在小井眼的安全应用工况条件，应用有限元法模拟分析了影响斜井段中φ149.2mm膨胀波纹管安全应用的主要因素；在弯曲井筒内开展了膨胀波纹管的膨胀试验，分析了井眼曲率、井径对膨胀效果的影响。研究结果表明，在相同条件下，井径越大，波纹管膨胀后的直径越大；井眼曲率越大，膨胀波纹管Mises应力越大，不圆度越大。试验和数值分析结果表明，二者有着较好一致性。通过分析确定了φ149.2 mm膨胀波纹管安全应用工况条件，可以保障膨胀波纹管的安全施工。Abstract: Although the expandable profile liner technology has been successfully applied to sealing collapsed coal seams and mudstones in inclined sections of slim holes and provides a new means to solve the formation collapse problem,the uncertainty of applicable working condition limits the widespread use of the technology.To determine the safe working conditions of expandable profile liner in slim holes and secure the application,the finite element method was used to simulate and analyze the influence factors for application of φ149.2 mm expandable profile liner in inclined sections.An expansion test of expandable profile liner was made in wellbore hole simulator to analyze the influence of borehole curvature and hole diameter on the application.Under same conditions,the greater the hole diameter was, the larger the diameter of the expanded liner wouldbe;the larger the borehole curvature was,the greater the Mises stress and the higher the ellipticity wouldbe.The results of the test and numerical analysis were consistent.The safe working conditions for the φ149.2 mm expandable profile liner were defined through analysis,thus the safe application could be guaranteed.
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[1] 张建兵,练章华,贾应林.采用膨胀套管技术优化复杂深井超深井下部井身结构[J].石油钻采工艺,2008,30(4):1-4. ZHANG Jianbing,LIAN Zhanghua,JIA Yinglin.Optimization of bottom casing program of complicated deep and ultra-deepwells based on expandable casing techniques[J].Oil Drilling Production Technology,2008,30(4):1-4 [2] 刘鹏,夏柏如,陶兴华,等.膨胀波纹管在大牛地气田定向井段的应用[J].石油钻探技术,2017,45(2):61-67. LIU Peng,XIA Bairu,TAO Xinghua,et al.The application of solid expandable liners in directional well sections of the Daniudi Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2017,45(2):61-67. [3] 胥豪,崔海林,张玲,等.塔河油田膨胀管井钻井技术[J].石油钻采工艺,2013,35(4):26-29. XU Hao,CUI Hailin,ZHANG Ling,et al.Expandable tubular drilling technology in Tahe Oilfield[J].Oil Drilling Production Technology,2013,35(4):26-29. [4] 胡彦峰,涂玉林,陶兴华.φ149.2mm膨胀波纹管在塔河油田侧钻井的应用[J].石油机械,2013,41(1):27-30. HU Yanfeng,TU Yulin,TAO Xinghua.Application of the φ149.2 mm expandable bellows in sidetracked wells of Tahe Oilfield[J].China Petroleum Machinery,2013,41(1):27-30. [5] 胡彦峰,涂玉林,汪胜武,等.膨胀波纹管技术降低钻井风险实践[J].西部探矿工程,2011,25(2):91-94,97. HU Yanfeng,TU Yulin,WANG Shengwu,et al.Expandable profiled liner technology minimized drilling risk[J].West-China Exploration Engineering,2011,25(2):91-94,97. [6] 杨海波,侯婷,冯德杰,等.免钻式膨胀管补贴技术研究与现场试验[J].石油钻探技术,2017,45(5):73-77. YANG Haibo,HOU Ting,FENG Dejie,et al.Research and field test of non-drilling plug expandable casing patching technology[J].Petroleum Drilling Techniques,2017,45(5):73-77. [7] 刘桂君.膨胀波纹管封隔坍塌煤层技术在大牛地成功应用[J].西部探矿工程,2016,28(3):80-81,85. LIU Guijun.The expandable profile liner sealing instable coal formation technology is successfully applied in Daniudi Gas Field[J].West-China Exploration Engineering,2016, 28(3):80-81,85. [8] 张辉,王锦昌,王翔,等.膨胀波纹管技术在大斜度井易垮塌地层的应用[J].断块油气田,2015,22(3):394-397. ZHANG Hui,WANG Jinchang,WANG Xiang,et al.Application of expandable convoluted tubing technique in easy collapsed formation of highly deviated well[J].Fault-Block Oil Gas Field,2015,22(3):394-397. [9] 吴明畏,张伟,刘进余,等.可膨胀波纹管堵漏技术应用[J].石油矿场机械,2013,42(11):72-75. WU Mingwei,ZHANG Wei,LIU Jinyu,et al.Expandable bellows plugging technology applied research[J].Oil Field Equipment,2013,42(11):72-75. [10] 杨顺辉,黄永洪,陶兴华,等.可膨胀波纹管技术在韦15-19井的应用[J].石油钻探技术,2007,35(3):55-57. YANG Shunhui,HUANG Yonghong,TAO Xinghua,et al.The application of expandable convoluted tubing technique in Well Wei 15-19[J].Petroleum Drilling Techniques, 2007,35(3):55-57. [11] 刘鹏,夏柏如,程光明,等.膨胀波纹管端头整形装置的研制及应用[J].石油钻探技术,2017,45(3):77-82. LIU Peng,XIA Bairu,CHENG Guangmin,et al.The development and application of restoration device for expandable profile liner ends[J].Petroleum Drilling Techniques,2017,45(3):77-82. [12] 胡彦峰,涂玉林,肖京男,等.提高膨胀波纹管挤毁强度的方法探讨[J].石油矿场机械,2015,44(2):10-13. HU Yanfeng,TU Yulin,XIAO Jingnan,et al.Approach to improve the collapsing strength of the expandable bellow[J].Oil Field Equipment,2015,44(2):10-13. [13] 李虎,段庆全,朱冰冰,等.膨胀波纹管抗外挤强度的影响因素分析[J].焊管,2017,40(3):1-4. LI Hu,DUAN Qingquan,ZHU Bingbing,et al.Influence factors analysis of expansion bellows collapse resistance strength[J].Welded Pipe and Tube,2017,40(3):1-4. [14] 刘晓丹,张海平,陶兴华.热处理和振动时效复合法消除膨胀波纹管残余应力[J].热加工工艺,2015,44(6):189-192. LIU Xiaodan,ZHANG Haiping,TAO Xinghua.Composition of heat treatment and vibratory stress relief on elimination of residual stress of expandable corrugated pipe[J].Hot Working Technology,2015,44(6):189-192. [15] 陶兴华,朱宏武,王镇全,等.膨胀波纹管胀管器结构设计与试验[J].石油机械,2011,39(7):30-33. TAO Xinghua,ZHU Hongwu,WANG Zhenquan,et al.The structural design and experiment of the expandable bellows expander[J].China Petroleum Machinery,2011,39(7):30-33. [16] 陶兴华,朱宏武,张宏,等.波纹管成型及膨胀过程力学性能分析[J].石油机械,2011,39(3):12-15. TAO Xinghua,ZHU Hongwu,ZHANG Hong,et al.An analysis of the mechanical properties of the forming and expansion process of the bellow[J].China Petroleum Machinery,2011, 39(3):12-15. [17] 陈晓君,宋刚,孟庆鸿,等.小口径勘探用可膨胀波纹管ANSYS模拟与实验分析[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2014,41(11):37-40,45. CHEN Xiaojun,SONG Gang,MENG Qinghong,et al.ANSYS simulation of expandable convoluted tubing for small diameter bore prospecting and experimental analysis[J].Exploration Engineering(Rock Soil Drilling and Tunneling),2014,41(11):37-40,45. [18] 尹飞,高宝奎,张进,等.油井堵漏可膨胀波纹管的有限元分析[J].石油机械,2012,40(5):66-69. YIN Fei,GAO Baokui,ZHANG Jin,et al.Finite element analysis of the expandable bellows for oil well plugging[J].China Petroleum Machinery,2012,40(5):66-69. [19] 郭慧娟,王辉,耿莉,等.可膨胀波纹管有限元分析与现场应用[J].石油机械,2008,36(9):99-101. GUO Huijuan,WANG Hui,GENG Li,et al.Finite element analysis and field use of expandable bellows[J].China Petroleum Machinery,2008,36(9):99-101. -
期刊类型引用(35)
1. 付海峰，刘鹏林，陈祝兴，翁定为，马泽元，李军. 基于避免断层激活机制的组合压裂模式研究. 石油机械. 2024(01): 88-97 . 
百度学术
2. 刘豪，刘怀亮，刘宇，曹伟，连威，李军. 页岩气多级压裂断层动态滑移规律研究. 石油机械. 2024(02): 65-74 . 百度学术
3. 刘怀亮，樊子潇，刘宇，连威，席岩，张小军. 基于震源机制的断层滑移量计算方法. 世界石油工业. 2024(05): 40-47 . 百度学术
4. 林魂，宋西翔，杨兵，袁勇，张健强，孙新毅. 温-压耦合作用下断层滑移对套管应力的影响. 石油机械. 2023(06): 136-142+158 . 百度学术
5. 孟胡，吕振虎，王晓东，张辉，申颍浩，葛洪魁. 基于压裂参数优化的套管剪切变形控制研究. 断块油气田. 2023(04): 601-608 . 百度学术
6. 张伟，李军，张慧，王典，李托，刘怀亮. 断层滑移对套管剪切变形的影响规律及防控措施. 断块油气田. 2023(05): 734-742 . 百度学术
7. 文山师，尹陈，石学文，张洞君，韩福盛，熊财富. 天然裂缝主导模式下泸州龙马溪组页岩水力压裂多尺度破裂特征. 地球物理学进展. 2023(05): 2172-2181 . 百度学术
8. 赵欢，李玮，唐鹏飞，王晓，张明慧，王剑波. 压裂工况下近井筒地应力及套管载荷分布规律研究. 石油钻探技术. 2023(05): 106-111 . 本站查看
9. 孟胡，申颍浩，朱万雨，李小军，雷德荣，葛洪魁. 四川盆地昭通页岩气水平井水力压裂套管外载分析. 特种油气藏. 2023(05): 166-174 . 百度学术
10. 陈朝伟，周文高，项德贵，谭鹏，宋建，陈晓军，任乐佳，黄浩. 预防页岩气套变的橡胶组合套管研制及其抗剪切性能评价. 天然气工业. 2023(11): 131-136 . 百度学术
11. 张旭，张哲平，杨尚谕，王雪刚，宋琳. 基于特征值和弧长法计算套管抗挤强度. 钻采工艺. 2022(01): 35-40 . 百度学术
12. 陈朝伟，项德贵. 四川盆地页岩气开发套管变形一体化防控技术. 中国石油勘探. 2022(01): 135-141 . 百度学术
13. 吴建忠，乔智国，慈建发，何龙，连威，李军. 基于震源机制的套管变形量控制方法研究. 石油管材与仪器. 2022(03): 24-31 . 百度学术
14. 刘鹏林，李军，席岩，连威，张小军，郭雪利. 页岩断层滑移量计算模型及影响因素研究. 石油机械. 2022(08): 74-80 . 百度学术
15. 郭雪利，沈吉云，武刚，靳建洲，纪宏飞，徐明，刘慧婷，黄昭. 韧性材料对页岩气压裂井水泥环界面完整性影响. 表面技术. 2022(12): 232-242 . 百度学术
16. 陈朝伟，黄锐，曾波，宋毅，周小金. 四川盆地长宁页岩气区块套管变形井施工参数优化分析. 石油钻探技术. 2021(01): 93-100 . 本站查看
17. 李军，赵超杰，柳贡慧，张辉，张鑫，任凯. 页岩气压裂条件下断层滑移及其影响因素. 中国石油大学学报(自然科学版). 2021(02): 63-70 . 百度学术
18. 张平，何昀宾，刘子平，童亨茂，邓才，任晓海，张宏祥，李彦超，屈玲，付强，王向阳. 页岩气水平井套管的剪压变形试验与套变预防实践. 天然气工业. 2021(05): 84-91 . 百度学术
19. 李晓蓉，古臣旺，冯永存，丁泽晨. 考虑井筒加载历史的压裂过程中套管剪切变形数值模拟研究. 石油科学通报. 2021(02): 245-261 . 百度学术
20. 张鑫，李军，刘鹏林，郭雪利，韩葛伟. 断层滑移条件下页岩气井套管变形影响因素分析. 科学技术与工程. 2021(16): 6651-6656 . 百度学术
21. 陈朝伟，张浩哲，周小金，曹虎. 四川长宁页岩气套管变形井微地震特征分析. 石油地球物理勘探. 2021(06): 1286-1292+1198 . 百度学术
22. 张慧，李军，张小军，张鑫，连威. 页岩气井压裂液进入断层的途径及防控措施. 断块油气田. 2021(06): 750-754+760 . 百度学术
23. 林志伟，钟守明，宋琳，王雪刚，林铁军，于浩，史涛. 体积压裂改造非对称性对套管损坏影响机理. 特种油气藏. 2021(06): 158-164 . 百度学术
24. 陈朝伟，房超，朱勇，项德贵. 四川页岩气井套管变形特征及受力模式. 石油机械. 2020(02): 126-134 . 百度学术
25. 连威，李军，柳贡慧，席岩，韩葛伟. 水力压裂过程中页岩强度折减对套管变形的影响分析. 石油管材与仪器. 2020(04): 46-50 . 百度学术
26. 蒋振源，陈朝伟，张平，张丰收. 断块滑动引起的套管变形及影响因素分析. 石油管材与仪器. 2020(04): 30-37 . 百度学术
27. 范宇，黄锐，曾波，陈朝伟，周小金，项德贵，宋毅. 四川页岩气水力压裂诱发断层滑动和套管变形风险评估. 石油科学通报. 2020(03): 366-375 . 百度学术
28. 陈朝伟，曹虎，周小金，苟其勇，张浩哲. 四川盆地长宁区块页岩气井套管变形和裂缝带相关性. 天然气勘探与开发. 2020(04): 123-130 . 百度学术
29. 席岩，李军，柳贡慧，曾义金，李剑平. 页岩气水平井多级压裂过程中套管变形研究综述. 特种油气藏. 2019(01): 1-6 . 百度学术
30. 乔磊，田中兰，曾波，杨恒林，付盼，杨松. 页岩气水平井多因素耦合套变分析. 断块油气田. 2019(01): 107-110 . 百度学术
31. 高德利，刘奎. 页岩气井井筒完整性若干研究进展. 石油与天然气地质. 2019(03): 602-615 . 百度学术
32. 罗庆，黄华，徐菲，张立. 新型组合井况监测仪在普光高含硫气井的应用. 断块油气田. 2019(02): 240-243 . 百度学术
33. 陈朝伟，项德贵，张丰收，安孟可，尹子睿，蒋振源. 四川长宁—威远区块水力压裂引起的断层滑移和套管变形机理及防控策略. 石油科学通报. 2019(04): 364-377 . 百度学术
34. 周波，毛蕴才，查永进，汪海阁. 体积压裂水锤效应对页岩气井屏障完整性影响及对策. 石油钻采工艺. 2019(05): 608-613 . 百度学术
35. 郭雪利，李军，柳贡慧，陈朝伟，任凯，来东风. 基于震源机制的页岩气压裂井套管变形机理. 断块油气田. 2018(05): 665-669 . 百度学术
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