熱采井套管損壞力學機理及數值模擬（簡體書）

《熱采井套管損壞力學機理及數值模擬》總結了作者近年來在熱采井套管損壞方面的研究成果，並結合國內外相關研究成果，對熱采井套管損壞的力學機理、數值預測及防控方法等做了較系統和全面的論述，提出基於滲流-溫度-應力耦合理論的熱采井套管受力計算和分析模型，通過數值模擬，揭示影響套管損壞的主要因素，給出現場防控的主要技術措施。研究成果對熱采井套管保護具有重要的參考價值。全書共8章，內容包括熱采井熱力套損力學機理、套管受力數學力學模型、套管受力數值計算方法、套管損壞的影響因素分析、熱力套損防控方法等。《熱采井套管損壞力學機理及數值模擬》可供石油工程、岩土工程、地下工程等專業的科研人員、設計和施工人員閱讀，也可供高等院校的相關專業教師、研究生、本科生等參考。

劉建軍，1972年出生於河南省襄城縣，1996年7月畢業于遼寧工程技術大學採礦工程專業並獲工學學士學位，1999年1月于遼寧工程技術大學工程力學專業並獲工學碩士學位，2002年1月畢業於中國石油天然氣總公司．中國科學院滲流流體力學研究所並獲工學博士學位，同年進入中國科學院武漢岩土力學研究所做博士後，之後在武漢工業學。院工作，2009年8月到西南石油大學任教。現為西南石油大學土木工程與建築學院院長，教授，博士生導師。兼任PhysicalandNumericalSimulationofGeotechnicalEngineering主編、《滲流力學進展》副主編，中國力學學會滲流力學專業組成員、中國岩石力學與工程學會青年工作委員會和地面岩石工程專業委員會委員等。
主要從事滲流及其多場耦合問題理論及工程應用方面的研究工作。先後主持國家自然科學基金、國家科技重大專項課題、石油科技中青年創新基金、湖北省高等學校優秀中青年科技創新團隊計劃項目、中國科學院重點基礎研究項目、中國科學院知識創新工程領域前沿課題等縱向項目22項，以及來自石油、水電、岩土等行業的橫向課題32個，公開發表論文196篇，其中SCI、EI、ISTP收錄126篇。主編教材3部、國際會議論文集1部。曾獲全國師德先進個人、湖北省教書育人先進個人、湖北省十大傑出青年提名獎、湖北省有突出貢獻中青年專家等榮譽稱號。
主要研究方向包括：①微細觀滲流力學；②多孔介質多場耦合力學；③石油工程防災減災；④能源與廢棄物地下處置；⑤油氣藏流固耦合數值模擬；⑥岩土體多場耦合分析。

熱采井套損不同于常規注水開發油田的套損，主要原因在于熱采過程中儲層溫度變化大，由于溫度變化而引起的套管熱應力是引起套損的一個重要因素。熱采井套損是一個典型的滲流—溫度—應力三場耦合問題，無論是理論，還是計算，都是非常復雜的課題。劉建軍、曾流芳、紀佑軍、高聚同所著的《熱采井套管損壞力學機理及數值模擬》總結課題組在熱采井套損方面的研究成果，從理論上重點闡述熱采井套損多物理場耦合理論和計算方法，并結合工程實例，歸納熱采井套損數值模擬的研究成果。

前言
1熱采井熱力套損研究現狀
1.1熱采井套損機理研究現狀
1.2國內外熱采井套損控制技術研究現狀

2熱采井熱力套損力學機理
2.1地質因素對套損的影響
2.1.1圍岩壓力對套損的影響
2.1.2泥岩吸水蠕變對套損的影響
2.1.3鹽岩對套損的影響
2.1.4岩層滑動對套損的影響
2.1.5斷層活動對套損的影響
2.2油層出砂對套損的影響
2.3工程技術因素對套損的影響
2.3.1套管強度計算及井身結構設計對套損的影響
2.3.2固井質量對套損的影響
2.3.3射孔對套損的影響
2.3.4套管質量對套損的影響
2.3.5高溫對套損的影響
2.4腐蝕對套損的影響

3熱采井套管受力分析的刪耦合理論
3.1注熱力學理論
3.1.1注汽井筒內的熱力學理論
3.1.2井筒熱損失計算
3.2儲層內的滲流-應力耦合理論
3.2.1應力場的基本方程
3.2.2滲流場的基本方程
3.2.3滲流場-應力場耦合方程
3.3岩層內的熱應力計算理論
3.3.1三維熱傳導的基本方程及定解條件
3.3.2熱-固耦合問題的基本方程
3.4熱-流-固耦合理論
3.5熱應力對套損影響計算理論
3.5.1熱注過程套管受力理論分析
3.5.2套管強度校核

4套管單元等效處理方法
4.1套管單元等效方法的理論研究
4.1.1套管受力分析
4.1.2套管單元變形場方程及數值計算
4.1.3等效單元模型的建立
4.1.4基於等效參數的套損數值仿真
4.2結論

5基於多場耦合理論的套損計算軟件系統簡介
5.1軟件整體架構與運行模式
5.1.1軟件整體架構
5.1.2Petrel接口的實現
5.1.3Eclipse接口的實現
5.2套損防控預警系統用戶界面
5.2.1“文件”菜單
5.2.2“網格”菜單
5.2.3“井”菜單
5.2.4“材料”菜單
5.2.5“計算”菜單
5.2.6“後處理”菜單
5.2.7“套損預警”菜單

6熱採油田汽驅井組套損數值模擬
6.1汽驅井組模型基礎數據
6.1.1地質數據
6.1.2工程數據
6.1.3地質模型及邊界條件
6.2三場耦合熱采過程模擬結果
6.2.1溫度場模擬結果
6.2.2應力場模擬結果
6.2.3滲流場模擬結果
6.3井壁三場參數變化曲線
6.3.1單井井底壓力變化曲線
6.3.2單井井壁水平位移變化規律
6.3.3單井井壁溫度變化規律
6.3.4單井井壁水平應力變化規律
6.4井組套損預測及防控措施

7套管安全等級影響因素分析
7.1注采參數對套管安全的影響
7.1.1生產壓差的影響
7.1.2注汽溫度的影響
7.1.3蒸汽幹度的影響
7.1.4注汽速度的影響
7.1.5采注比的影響
7.2套管安全等級多因素正交設計
7.2.1正交實驗設計
7.2.2直觀分析
7.2.3方差分析
7.3套管擠壓力定量表徵關係式和圖板
7.3.1套管擠壓力和生產壓差、注汽溫度的關係
7.3.2套管擠壓力和生平壓差、注汽速度的關係
7.3.3套管擠壓力安全等級和注汽速度、溫度的關係
7.4保證套管安全等級的極限注采參數組合
7.4.1套管擠壓力-生產壓差、注汽速度圖板
7.4.2套管擠壓力-生產壓差、注汽溫度圖板
7.4.3套管擠壓力-注汽速度、注汽溫度圖板

8主要結論及套損預防措施
8.1井組熱采數值模擬
8.2注采參數對套管擠壓力影響敏感性分析
8.3保證套管安全等級的極限注采參數優化
8.4套損預防措施
參考文獻