[发明专利]一种多级水力喷射压裂管柱性能评价方法

摘要

本发明涉及一种多级水力喷射压裂管柱性能评价方法，它主要采用“应力强度安全系数”力学分析方法，在喷射压裂施工前，依据完井投产技术要求规范进行“静态”和“动态”工况下多级水力喷射压裂管柱组合、载荷、应力及变形分析，实现准确评价各工况下多级水力喷射压裂管柱的力学性能，藉此提出适合各层段喷射压裂泵注参数建议，达到一次评价管柱安全性和确保施工安全的目的。该发明适合直井、水平井多级水力喷射压裂不动(或拖动)管柱性能优劣评价，可指导优化管柱组合、优选试油压裂施工设计参数，为井下管柱性能检测提供真实有效的参考数据，从而提高管柱应力安全系数，减少发生管柱事故。

主权项

一种多级水力喷射压裂管柱性能评价方法，其特征是：该评价方法包括如下步骤：1）管柱组合：依据油管抗拉强度、管柱长度、每米单位重量计算水力喷射压裂管柱各油管段拉伸应力安全系数，并计算全井段水力喷射压裂管柱拉伸应力安全系数；拉伸应力安全系数=压裂管柱抗拉强度/管柱重量，管柱重量=管柱长度×每米单位重量；评价指标：当应力安全系数满足1.4‑1.8，则水力喷射压裂管柱组合合理，强度安全，否则水力喷射压裂管柱组合设计不合理，需重新设计；2）管柱载荷：依据管柱强度及变形分析数据，确定该井水力喷射压裂管柱的应力危险截面；计算全井段管柱内壁第四相当应力，管柱内壁某点处第四相当应力最大，其安全系数最低，从而确定该点为危险点，并分析在危险截面处的内压、外压、轴向力、弯矩载荷；评价指标：当应力安全系数满足1.4‑1.8，则水力喷射压裂管柱载荷在设计载荷范围内，否则重新分析；3）管柱强度：依据水力喷射压裂管柱危险截面处的载荷，计算该危险截面处的应力强度安全系数；管柱应力强度安全系数=管材屈服强度/管柱相当应力；评价指标：当应力安全系数满足1.4‑1.8，则水力喷射压裂管柱危险截面处安全，其余各处也均安全，否则重新设计泵注参数；4）管柱变形：依据水力喷射压裂管柱变形简易计算公式计算各工序下温度、轴向力、螺旋弯曲及鼓胀变形量；管柱变形，依据轴向变形、温度变形、鼓胀变形、螺旋弯曲变形简易计算公式计算各变形量，再由每米轴向变形所需的力换算成轴向力，拉为正，压为负；“温度变形”ΔLt：ΔLt≈0.027×（井口温度oC＋井底温度oC‑40）“鼓胀变形”ΔLe：ΔLe≈（0.047×井口套压－0.033×井口油压）＋（1.01×环空液体密度－0.73×管内流体密度）“螺旋弯曲变形”ΔLb：ΔLb≈‑5.1×10－12×封隔器处管柱所受的等效轴向压缩力2每多少KN轴向力使管柱轴向变形1m；评价指标：当综合变形量为负，说明水力喷射压裂管柱处于“缩短” 状态，否则处于“拉伸”状态；5）依据前面的步骤数据形成每口井的多级水力喷射压裂管柱性能评价报告；上述方法实施应用的管柱包括套管（11）、生产尾管（13）和人工井底（1），套管（11）与生产尾管（13）连接，生产尾管（13）与人工井底（1）连接，生产尾管（13）上设置有多个喷射点，套管（11）与生产尾管（13）连接弯度内部设置有接箍带倒角油管（12），接箍带倒角油管（12）的上端连接有外加厚带倒角油管（9），接箍带倒角油管（12）与外加厚带倒角油管（9）通过油管安全接头（7）连接，外加厚带倒角油管（9）上端接有外加厚油管（8）；外加厚带倒角油管（9）与外加厚油管（8）之间连接带倒角油管（10）。