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第1章 引言1

1.1 研究的目的和意义1

1.2 国内外研究现状2

1.2.1 地应力研究现状2

1.2.2 油层出砂机理研究现状3

1.2.3 套管损坏研究现状5

1.2.4 随机有限元法及可靠度研究现状7

1.3 研究的基本思路和技术路线11

1.3.1 研究的基本思路11

1.3.2 研究的技术路线12

第2章 非均匀地应力引起的油水井套管损坏规律研究13

2.1 地应力的测量与计算13

2.1.1 地应力的测量13

2.1.2 地应力计算方法15

2.2 油田开发引起地应力变化与断层滑动16

2.3 油田注水后的应力变化17

2.4 注水引起断层面摩擦系数和抗剪强度的降低18

2.5 注水开发引起地应力变化对套管的影响20

2.6 本章小结26

第3章 疏松砂岩地层出砂机理及力学模型的建立28

3.1 出砂对套管损坏的影响28

3.2 出砂判别准则29

3.3 裸眼完井井眼的稳定性分析及出砂判断30

3.3.1 弹性阶段31

3.3.2 弹塑性阶段53

3.4 射孔孔眼的稳定性分析59

3.5 理论解与有限元解对比分析63

3.6 出砂预测软件的编制及应用实例64

3.6.1 功能介绍64

3.6.2 应用实例65

3.7 本章小结67

第4章 疏松砂岩地层套管受力分析69

4.1 外部受非均匀压力和内部受均匀压力的多层筒受力分析70

4.1.1 力学模型70

4.1.2 系统在非均匀外压和非均匀切向力作用下的受力分析71

4.1.3 系统在均匀外压和均匀内压作用下的受力分析75

4.2 出砂前套管受力分析78

4.3 出砂后套管受力分析79

4.4 套管—水泥环—地层应力分析软件的编制及应用实例81

4.4.1 软件编制81

4.4.2 软件应用实例83

4.5 本章小结89

第5章 出砂及套管损坏有限元数值模拟90

5.1 裸眼完井出砂有限元数值模拟90

5.1.1 力学模型的建立90

5.1.2 出砂预测准则——有效塑性应变准则91

5.1.3 井壁附近出砂预测分析92

5.2 出砂引起的套管应力变化三维仿真97

5.2.1 有限元模型的建立98

5.2.2 计算结果分析101

5.3 本章小结106

第6章 疏松砂岩地层套管可靠性研究107

6.1 问题的提出107

6.1.1 套管所受主要载荷107

6.1.2 套管的失效形式108

6.1.3 失效原因109

6.2 套管可靠性设计的概率方法111

6.2.1 概率可靠性的设计原理112

6.2.2 套管强度、应力的分布规律114

6.2.3 套管强度、应力的可靠度计算115

6.2.4 算例分析116

6.2.5 套管老化过程的可靠度分析117

6.3 套管可靠性的数值模拟119

6.3.1 套管可靠性模型的建立119

6.3.2 套管可靠性函数的求解方法121

6 3.3 套管可靠性数值的模拟方法122

6.3.4 应用实例124

6.4 套管失效的预防与预测研究135

6.5 本章小结135

第7章 结论137

参考文献139

附录146