热采井套管损坏力学机理及数值模拟

　　前言
　　1 热采井热力套损研究现状
　　1.1 热采井套损机理研究现状
　　1.2 国内外热采井套损控制技术研究现状
　　2 热采井热力套损力学机理
　　2.1 地质因素对套损的影响
　　2.1.1 围岩压力对套损的影响
　　2.1.2 泥岩吸水蠕变对套损的影响
　　2.1.3 盐岩对套损的影响
　　2.1.4 岩层滑动对套损的影响
　　2.1.5 断层活动对套损的影响
　　2.2 油层出砂对套损的影响
　　2.3 工程技术因素对套损的影响
　　2.3.1 套管强度计算及井身结构设计对套损的影响
　　2.3.2 固井质量对套损的影响
　　2.3.3 射孔对套损的影响
　　2.3.4 套管质量对套损的影响
　　2.3.5 高温对套损的影响
　　2.4 腐蚀对套损的影响
　　3 热采井套管受力分析的删耦合理论
　　3.1 注热力学理论
　　3.1.1 注汽井筒内的热力学理论
　　3.1.2 井筒热损失计算
　　3.2 储层内的渗流-应力耦合理论
　　3.2.1 应力场的基本方程
　　3.2.2 渗流场的基本方程
　　3.2.3 渗流场-应力场耦合方程
　　3.3 岩层内的热应力计算理论
　　3.3.1 三维热传导的基本方程及定解条件
　　3.3.2 热-固耦合问题的基本方程
　　3.4 热-流-固耦合理论
　　3.5 热应力对套损影响计算理论
　　3.5.1 热注过程套管受力理论分析
　　3.5.2 套管强度校核
　　4 套管单元等效处理方法
　　4.1 套管单元等效方法的理论研究
　　4.1.1 套管受力分析
　　4.1.2 套管单元变形场方程及数值计算
　　4.1.3 等效单元模型的建立
　　4.1.4 基于等效参数的套损数值仿真
　　4.2 结论
　　5 基于多场耦合理论的套损计算软件系统简介
　　5.1 软件整体架构与运行模式
　　5.1.1 软件整体架构
　　5.1.2 Petrel接口的实现
　　5.1.3 Eclipse接口的实现
　　5.2 套损防控预警系统用户界面
　　5.2.1 “文件”菜单
　　5.2.2 “网格”菜单
　　5.2.3 “井”菜单
　　5.2.4 “材料”菜单
　　5.2.5 “计算”菜单
　　5.2.6 “后处理”菜单
　　5.2.7 “套损预警”菜单
　　6 热采油田汽驱井组套损数值模拟
　　6.1 汽驱井组模型基础数据
　　6.1.1 地质数据
　　6.1.2 工程数据
　　6.1.3 地质模型及边界条件
　　6.2 三场耦合热采过程模拟结果
　　6.2.1 温度场模拟结果
　　6.2.2 应力场模拟结果
　　6.2.3 渗流场模拟结果
　　6.3 井壁三场参数变化曲线
　　6.3.1 单井井底压力变化曲线
　　6.3.2 单井井壁水平位移变化规律
　　6.3.3 单井井壁温度变化规律
　　6.3.4 单井井壁水平应力变化规律
　　6.4 井组套损预测及防控措施
　　7 套管安全等级影响因素分析
　　7.1 注采参数对套管安全的影响
　　7.1.1 生产压差的影响
　　7.1.2 注汽温度的影响
　　7.1.3 蒸汽干度的影响
　　7.1.4 注汽速度的影响
　　7.1.5 采注比的影响
　　7.2 套管安全等级多因素正交设计
　　7.2.1 正交实验设计
　　7.2.2 直观分析
　　7.2.3 方差分析
　　7.3 套管挤压力定量表征关系式和图板
　　7.3.1 套管挤压力和生产压差、注汽温度的关系
　　7.3.2 套管挤压力和生平压差、注汽速度的关系
　　7.3.3 套管挤压力安全等级和注汽速度、温度的关系
　　7.4 保证套管安全等级的极限注采参数组合
　　7.4.1 套管挤压力-生产压差、注汽速度图板
　　7.4.2 套管挤压力-生产压差、注汽温度图板
　　7.4.3 套管挤压力-注汽速度、注汽温度图板
　　8 主要结论及套损预防措施
　　8.1 井组热采数值模拟
　　8.2 注采参数对套管挤压力影响敏感性分析
　　8.3 保证套管安全等级的极限注采参数优化
　　8.4 套损预防措施
　　参考文献

　　刘建军，1972年出生于河南省襄城县，1996年7月毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业并获工学学士学位，1999年1月于辽宁工程技术大学工程力学专业并获工学硕士学位，2002年1月毕业于中国石油天然气总公司·中国科学院渗流流体力学研究所并获工学博士学位，同年进入中国科学院武汉岩土力学研究所做博士后，之后在武汉工业学。院工作，2009年8月到西南石油大学任教。现为西南石油大学土木工程与建筑学院院长，教授，博士生导师。兼任Physical and Numerical Simulation of Geotechnical Engineering主编、《渗流力学进展》副主编，中国力学学会渗流力学专业组成员、中国岩石力学与工程学会青年工作委员会和地面岩石工程专业委员会委员等。
　　主要从事渗流及其多场耦合问题理论及工程应用方面的研究工作。先后主持国家自然科学基金、国家科技重大专项课题、石油科技中青年创新基金、湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目、中国科学院重点基础研究项目、中国科学院知识创新工程领域前沿课题等纵向项目22项，以及来自石油、水电、岩土等行业的横向课题32个，公开发表论文196篇，其中SCI、EI、ISTP收录126篇。主编教材3部、国际会议论文集1部。曾获全国师德先进个人、湖北省教书育人先进个人、湖北省十大杰出青年提名奖、湖北省有突出贡献中青年专家等荣誉称号。
　　主要研究方向包括：①微细观渗流力学；②多孔介质多场耦合力学；③石油工程防灾减灾；④能源与废弃物地下处置；⑤油气藏流固耦合数值模拟；⑥岩土体多场耦合分析。

　　《热采井套管损坏力学机理及数值模拟》总结了作者近年来在热采井套管损坏方面的研究成果，并结合国内外相关研究成果，对热采井套管损坏的力学机理、数值预测及防控方法等做了较系统和全面的论述，提出基于渗流-温度-应力耦合理论的热采井套管受力计算和分析模型，通过数值模拟，揭示影响套管损坏的主要因素，给出现场防控的主要技术措施。研究成果对热采井套管保护具有重要的参考价值。全书共8章，内容包括热采井热力套损力学机理、套管受力数学力学模型、套管受力数值计算方法、套管损坏的影响因素分析、热力套损防控方法等。《热采井套管损坏力学机理及数值模拟》可供石油工程、岩土工程、地下工程等专业的科研人员、设计和施工人员阅读，也可供高等院校的相关专业教师、研究生、本科生等参考。