油页岩原位加热井下温度场及热应力研究

• 作者: 吕健国 杨浩 熊繁升 高孝巧
• 来源期刊: 断块油气田
• 学科: 工学
• 关键词: 油页岩 耦合系统 热应力 温度分布 Comsol数值模拟
• 年，卷（期）: 2014,（3）
• 所属期刊栏目: 开发工程
• 页码范围: 373-377
• 页数: 5页
• 分类号: TE345
• 字数: 4146字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6056/dkyqt201403025

摘要

油页岩原位加热开采工艺技术已被广泛应用.在加热期间,井下高温造成套管、水泥环、地层组合体发生热膨胀,使套管产生较大的热应力和热位移,从而可能使其发生变形损坏.文中使用Comsol Multi-Physics软件对油页岩原位加热井井筒至地层的温度分布进行模拟,并分析规律;同时,基于弹性力学和热力学理论,推导耦合系统的热应力、热位移的理论计算公式,分析热应力、热位移径向分布规律,以及开展应力影响参数探讨.研究认为,油页岩原位加热井下温度分布服从指数衰减规律;组合体最大VonMises应力出现在套管内壁,随着井径向距离的增加,应力值大幅度降低;径向热位移随井径向距离增加先增大后减小,最大值出现在地层中;径向热应力先增大后减小,最大值出现在套管外壁上;理想的固井水泥环应为“高强度、低弹性”;实际热采工程中,应保证套管抗屈服强度下,使用低弹性模量的套管材料,以降低热应力.