管柱的屈曲特性及其对定向井中轴向力传递的影响
垂直井眼中扭压载荷作用下管柱轴向稳定性分析
垂直井眼中扭压载荷作用下管柱轴向稳定性分析
黄世财;杨松
【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2009(000)017
【摘要】文章讨论了管柱垂直井眼中，考虑轴向压缩载荷、扭矩、管柱内外压力、摩擦力共同作用下的屈曲分析问题。
运用能量法及变分原理得到了新的高阶非线性微分方程。
同时能量法求解了考虑扭矩作用下管柱的临界载荷问题，推导出了新的临界载荷表达式，讨论了扭矩作用下对管柱临界载荷的影响。
【总页数】4页(P62-65)
【作者】黄世财;杨松
【作者单位】塔里木油田公司,新疆库尔勒841000
【正文语种】中文
【中图分类】O175.14
【相关文献】
1.管柱在垂直井眼中的屈曲分析 [J], 高国华
2.垂直井眼中管柱屈曲精确解的应用 [J], 魏大农;周志宏
3.局部径向载荷作用下外压薄壁圆筒稳定性分析 [J], 柴巍;王传志;董俊华;高炳军
4.扭剪作用下饱和软黏土轴向纯压循环变形及模量软化特性试验研究 [J], 王钰轲; 黎冰
5.受横向约束的细长无重管柱在压扭组合作用下的后屈曲分析 [J], 刘凤梧;徐秉业;高德利
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定向井造斜段管柱屈曲分析
长管柱 的柔 性 ， 管柱 所 受轴 向压力 达到 一定 值后 ， 当 管柱将 发生侧 向位移 。 于 上述 假设 ， 出定 向井造 基 作 斜 段 井 眼 下 凹 弯 曲 井 眼 中 管 柱 的 受 力 图 如 图 １所 示 ，ＸＹＺ是 整 体 坐 标 系 ， ＵＶｗ 为 局 部 坐 标 系 。 假 设 管 柱在 轴 向 压力 Ｆ作 用 下发 生 弯 曲失稳 ， 管柱 轴线 的位 移分别 为 ：
式 中 ： （） ｕ ｓ —— 管 柱 在 Ｕ 向 上 的 位 移 ， ； ｍ Ｖ（ ） ￥ —— 管 柱 在 Ｖ 向 上 的 位 移 ， ； ｍ
ｗ （） — 管 柱在 ｗ 向上 的位 移 ， ； ｓ— ｍ 艿 — 管 柱 截 面形 心 与 井 眼 形 心 的径 向距 离 ， —
ｍ ；
Ｕ （ ）一 ｓ ＋ ｄ（ １一 ｃ ｅ ｏｓ ）
等 人 先 后 用 能 量 法 导 出 了 斜 直 井 与 水 平 井 中 管 柱 正
弦 屈 曲 和 螺 旋 屈 曲 临 界 载 荷 的 计 算 公 式 。文 ［ 曾 用 ４ ］
能 量法 对 降斜井 段管 柱 的屈 曲进行 了分 析 。但在众
用 下 ， 柱 紧 贴 下 井 壁 ， 设 井 壁 是 刚 性 的 。 由于 细 管 假
在 钻井 、 井 、 产 、 造等 井下 作业过 程 中 ， 完 增 改 管 柱 的 失 稳 屈 曲影 响 管 柱 的 力 学 性 能 及 作 业 效 率 与 成 功 率 ， 此 井 下 管柱 的轴 向稳定 性 是 石油 工 程 界关 因
ｅ —— 管 柱 屈 曲 后 形 心 Байду номын сангаас 对 下 井 壁 偏 离 的 角
垂直井眼中管柱屈曲精确解的应用
垂直井眼中管柱屈曲精确解的应用
随着科技的发展，垂直井眼中管柱屈曲的精确解已经成为业内最重要的研究之
一。
管柱屈曲是指管柱在垂直井眼中屈曲，这可能会影响管柱的稳定性和对应的压力梯度。
因此，精确的解决方案是必要的，以确保管柱在垂直井眼中的安全性和稳定性。
此外，还有一些研究者提出了一种基于有限元分析的方法来解决管柱屈曲问题。
这种方法通过对垂直井眼中管柱的结构特性进行有限元分析，可以获得管柱屈曲的精确解。
这种方法可以提供精确的屈曲解，并且可以有效地考虑垂直井眼中的温度场和弹性非线性，从而获得更准确的结果。
垂直井眼中管柱屈曲的精确解已经取得了很大的进步，为相关行业提供了更加安全可靠的解决方案。
它不仅可以有效地提高管柱的稳定性和压力梯度，还可以有效地考虑温度场和弹性非线性。
此外，它还可以帮助改善管柱的生产过程和安装过程，从而为业主提供更优质的产品和服务。
因此，垂直井眼中管柱屈曲的精确解不仅为业主提供了一种可靠的解决方案，还可以提高行业的安全性和可靠性，从而为业主提供更高的服务水平。
总之，垂直井眼中管柱屈曲的精确解是一个重要的研究课题，可以为业主提供可靠的解决方案，同时提高行业的安全性和可靠性。
管柱屈曲行为研究进展
速度 虽然是 这几 种方 法 中最慢 的 ， 也可满 足需要 。 但
２ 管柱 屈 曲行 为 状态
眼 中管柱屈 曲行 为 、 擦对 管柱屈 曲的影 响和管柱 屈 曲 摩 实验研 究 。
技术 问题之 一 。长期 以来 国 内外 许 多 学者 对 管 柱 在 垂
分 方程 法求 解 比较 困难 。 能量法 是 一 种 求 解 简 单 的 弹性 力 学 问题 的 方 法 。 它要求 势 能 函数不 仅要 满足 弹性力 学 的控制 方程 ， 而且 要 满足边 界 条件 ， 通过解 的形 式 的假 设及 有关 参数 的确
续 油管 等） 的屈 曲行 为是 石 油工 程 中的 关键 问题 ， 石 对
油工 程 中 的诸 多 方 面 （ 钻井 、 井 、 井 、 裂 、 油 如 完 测 压 采
等） 都有不 良影 响 ， 引起 钻 头方 向改 变 及井 下 摩 阻 和 会 扭矩 显著 增 加 （ 至 使 管 柱 “ 死 ” ， 致 钻 具 疲 劳 破 甚 锁 ）导 坏、 油管 密封失 效 、 管柱连 接失效 、 续油 管无 法下 人 以 连 及采 油杆 管柱偏 磨 等 。特 别 是 随着 水 平 井 、 位 移井 、 大 多分 支井 和连 续油 管技术 的推广 应用 ， 受井 眼约束 管柱 的屈 曲 问题 更加 突 出 ， 已成 为油 气井 钻采工 程 中的关 键
首先介 绍 了管柱屈 曲行 为研 究方法 、 柱屈 曲行 为 管
状 态 。然后介 绍 了管柱 屈 曲行 为 研究现 状 ， 括不 同井 包
通过将管柱分解为有限的离散梁单元， 再通过适 当的合 成方法将这些单元组合成一个整体 ， 用以代表原来的管 柱状 态 ， 最终 得 到一组 以节点 位移 为未知 量 的代 数方 并 程组 。有 限元 法 的物 理 概念 清 楚 、 简单 ， 用 性 强 。不 实 限制 管柱 的材 料和 几何形 状 ， 对单 元尺寸 也无严 格 的 且 要求 ； 可 以较 容易 地考虑 非线 性 的影响 。 目前发 展 的 又
油管柱在套管中的屈曲行为试验研究
油管柱在套管中的屈曲行为试验研究温后珍;闫兵洋;曹梦雨;王尊策;李仁峰;葛朋【摘要】油管柱在套管中的屈曲行为对油气生产有重要影响.依据相似理论,采用1;10的比例尺以缩小的油管、套管模型进行了3组试验,安装分别为:①油管和套管上下同心;②油管上部偏心2.5 mm;③油管上下都朝同一个方向偏心2.5 mm.每次试验时都在油管的一端连续施加轴向栽荷,测试油管另一端的轴向载荷.分析不同条件下摩擦力的变化,研究结果表明:管柱受压屈曲会导致摩擦力增大;管柱相对套管的偏心对轴向力的分布影响很小;证明了管柱力学分析理论中轴向力计算时油管与套管同心的假设是合理的.%The buckling behavior of tubing string in the casing is the key problem in petroleum engineering,which has important influence on oil and gas production.In this paper,based on the similarity theory,using the 1 ∶ 10 scale to shrink tubing and casing model for three groups of test,one is installed when the tubing and casing concentric.The second is the upper eccentric 2.5 mm.Eccentric top and bottom tubes are all in the same direction in three is 2.5 mm.Each test continuous apply axial load at the end of the tubing,test the axial load at the other end of tubing.The change of friction under different conditions is analyzed,the results show that the compression of pipe string buckling causes friction increases.The relative casing string eccentric little impact on the distribution of axial force.For the tubular mechanical theory of axial force calculation,it proved the assumption that the tubing is concentric with the casing is reasonable.【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2017(046)003【总页数】5页(P36-40)【关键词】油管柱;屈曲;试验【作者】温后珍;闫兵洋;曹梦雨;王尊策;李仁峰;葛朋【作者单位】东北石油大学机械科学与工程学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学机械科学与工程学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学机械科学与工程学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学机械科学与工程学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学机械科学与工程学院,黑龙江大庆163318;北京博纳电气有限公司,北京102208【正文语种】中文【中图分类】TE931.207油管柱(包括注水管柱、采油管柱、测试管柱、压裂管柱、钻柱等)在工作状态下的受力情况非常复杂，可能受到的力包括弯矩、拉伸力、压缩力、转矩、重力、与套管的摩擦力、管柱内外流体压力、热应力、与流体的粘滞摩阻等，使得油管柱产生复杂的变形。
钻井用连续管的屈曲分析
钻井用连续管的屈曲分析张辛1, 徐兴平1, 王龙庭2，王雷1（1.中国石油大学（华东）机电学院，山东东营，207061；2. 胜利油田高原石油装备有限责任公司研发中心）摘要：连续管弯曲可能会出现在任何井段。
但是，在不同的井段开始形成弯曲的临界压缩载荷不同。
本文在总结国内外学者研究的基础上，以垂直井段为例，对已有公式的适用条件进行了探讨。
采用能量守恒原理，对垂直井段的连续管进行临界屈曲载荷分析，得到连续管的临界屈曲载荷。
利用拉格朗日乘子方法分别对管柱处于不同屈曲形式下进行管柱与套管壁的接触载荷计算。
并对管柱的屈曲行为进行了ABAQUS计算机模拟分析。
关键词：连续管屈曲分析计算模型计算机模拟Buckling Analysis of Drilling Coiled TubingZhang Xin1, Xu Xingping1, Wang Longting2, Wang Lei1(1. College of Mechanical and Electronic Engineering, China University of Petroleum, Dongying, Shandong, 257061, China; 2. Shengli Oilfield Highland Petroleum Equipment Co., Ltd. R&Dcenter)Abstract:The bend of coiled tubing may appear in any hole section. However, the critical compressive load is different in different interval when the bend is generated. On the base of the research of domestic and foreign scholars, applicable conditions to the existed formulas are researched in this paper with the example of vertical interval. Using energy method, equations are derived to predict the axial compression force required to produce buckling in vertical wells. Utilizing the Lagrange multiplier method, the unit lateral contact force corresponding to straight, sinusoidal, and helical configurations between CT and casing are obtained in vertical, inclined, and curved wells, respectively. The buckling of CT is also discussed on the basis of ABAQUS computer simulations.Keywords: Coiled tubing Buckling analysis Computation model Computer simulation前言在连续管下入过程中，由于管柱本身重力的影响和管柱与井壁摩擦的影响，使得管柱在受压时由初始的近似直线状态变为曲线状态，这就是管柱的屈曲。
管柱屈曲研究现状及存在问题分析
管柱屈曲研究现状及存在问题分析摘要：对20世纪五十年代后期以来有关油气井管柱屈曲方面的文献进行系统检索，从弯曲力、临界屈曲、后屈曲平衡等方面介绍了在管柱屈曲领域的最新研究成果和应用现状，在管柱屈曲中，考虑了温度变形、鼓胀变形、轴向力变形和螺旋弯曲变形，并指出了今后油气井管柱屈曲的重点发展方向。
关键词管柱屈曲正弦屈曲螺旋屈曲管柱(包括钻柱、套管柱、测试管柱、抽油杆管柱、连续油管等)的屈曲行为是石油工程中的关键问题，对石油工程中的诸多方面(如钻井、完井、测井、压裂、采油等)都有不良影响，会引起钻头方向改变及井下摩阻和扭矩显著增加(甚至使管柱“锁死”)，导致钻具疲劳破坏、油管密封失效、管柱连接失效、连续油管无法下入以及采油杆管柱偏磨等。
特别是随着水平井、大位移井、多分支井和连续油管技术的推广应用，受井眼约束管柱的屈曲问题更加突出，已成为油气钻采工程中的关键问题之一。
80年代以前，研究工作主要侧重于管柱在垂直井眼中的稳定性和螺旋屈曲分析。
80年代以后，特别是90年代以来，由于定向井、水平井、大位移井等工程应用的需要，研究重点转向了斜井、水平井以及弯曲井眼中管柱的稳定性、屈曲以及自锁分析。
国内外学者分别利用解析方法、能量方法、数值方法和试验方法对管柱在垂直井、斜直井、水平井和弯曲井眼中的稳定性和屈曲行为进行了理论和试验研究。
理论和试验研究表明，管柱在井眼中有4中不同的平衡状态和空间构型：稳定状态、正弦弯曲状态、螺旋弯曲状态和自锁状态。
在这4种不同的平衡状态之间，存在3个临界点。
一般情况下，当结构受到载荷超过其临界载荷，将导致结构损坏。
由于井壁为管柱的后屈曲平衡提供了约束条件，管柱都是在高于其临界载荷条件下工作的，要计算管柱的载荷、变形和应力，必须先知道实际工况条件下管柱的屈曲形态。
井下管柱的变形包括横向变形和纵向变形，由于管柱横向尺寸（数量级一般为110-m ）与纵向尺寸（数量级一般为310m ）相比很小，横向变形量与纵向变形量相比也很小。
第三章 井中管柱的屈曲
x = r cos β
y = r sin β
p (z ) z= β 2π
• 代人
2 2 2 4π 2 4π 1 L U b = ∫ EI − p ( z ) 2 r cos β + − p( z ) 2 r sin β dz 2 0
4 dθ − + q cos θ dx 2
• 以及弯矩M的表达式
dθ d θ M = M + M = EJr + 2 dx dx
4 2 2 y 2 z 2
• 假设轴向力为常量，屈曲方程简化为：
2 Fx q d θ dFx dθ dθ d 2θ + + − 6 2 + sin θ = 0 4 EIr dx dx dx EI dx dx 4
• 积分，θ =0为特解
EI [−θ ′′′ + 2(θ ′) 3 ] + Fxθ ′ =
2πl θ =± L
• 当杆柱发生正弦屈曲时，θ 应有周期解
θ＝e − jaλ
a − 2a + ε = 0
4
• 使a有实根的必要条件为： ε ≤ 1 • 杆柱发生正弦屈曲时的临界失稳载荷为 ：
Fcrs EIw = 2 r
0.5
• 螺旋屈曲临界力，当 <1,随着F0 的增加，ε 进一步减小。当F0达到第二个临界值， 杆柱将从正弦屈曲状态转化为螺旋屈曲。这时θ 不再是小量，
• 扭矩T所作的功为
1 L ∂x ∂ 2 y ∂y ∂ 2 x WT = ∫ T 2 − 2 dz 2 0 ∂z ∂z ∂z ∂z
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图3 弯曲井眼中的力 - 位移关系
在卸载过程中 , 底部载荷在 5 和 6 点间几乎保持 不变 。但与此同时顶端载荷由 E 点明显地降到 F 点 , 正因如此 , 在第一直井段中的螺旋消失 。第一直井段 内管柱形状的变化并没有引起底部载荷的明显变化 。 当第二直井段内的螺旋消失之后底部载荷开始下降 。 因此可以得出这样的结论 : 对于这种特定的井身结构 而言 , 第二直井段的屈曲比第一直井段的屈曲对轴向 力传递的影响更大 。 图 4 所示为端部固定支撑条件下 , 两种不同尺寸 管柱屈曲特性的比较 。通过对 ∀ / in 和 ∃ 3 in 管柱的载 荷 - 位移分析可以看出 , 当轴向载荷达到 55 lb 时 , 前者螺旋屈曲 , 而后者则需要 85 lb 轴向力才能进入 螺旋屈曲阶段 。这一结果表明 , 在可能的情况下应使 用最大尺寸的管柱以减少与屈曲有关的问题 。
Oilfiel d En gi ne eri n g 200016
图 6 所示为一 ∃ / in 管柱试验中的载荷 - 位移曲 线 。图示两条曲线分别为加载和卸载过程中的的上端 载荷曲线和下端载荷曲线 。曲线上的 A 点至 G 点代 表加载阶段上端载荷的变化过程 。在 B 点上部载荷 达到了正弦屈曲临界值 , 管柱屈曲从此点开始 。在 C 点首次呈现出螺旋状态 。D 、E 、F 点分别对应相继出 现的螺旋状态 。在加载过程中 ( 1～7 点 ) , 下端载荷 具有和上端载荷相同的变化趋势 , 并且可以很容易地 发现每个螺旋的形成对轴向力的影响 ( 3 、4 、5 、6 点) 。 随着螺旋圈数的增多 , 上端载荷和下端载荷之间 的差值也随之增大 。这也清楚地表明 , 螺旋屈曲的出 现使得径向接触力增加 , 从而使传递到井筒下部的轴 向力减小 。在卸载过程中 , 下端载荷曲线与上端载荷 曲线的变化趋势一致 。
二 、管柱屈曲/ 后屈曲特性的试验研究
管柱屈曲/ 后屈曲特性的模拟试验研究是在 Tulsa 大学的钻井研究工程实验室进行的 。下面各部分将介 绍一个试验装置和试验结果 。
1 , 弯曲井眼中的屈曲/ 后屈曲试验
一 、引言
管柱的屈曲可能引发很多问题 , 诸如在钻井过程 中使井斜难以控制 , 轴向力不能有效地传递到钻头 上 , 甚至会造成钻柱失效 。当钻大位移井 、水平井和 进行连续油管作业时 , 这些问题将变得更为严重 。考 虑到此问题的重要性 , 长期以来很多学者致力于管柱 屈曲特性的研究 。现已建立了多种模型以研究井眼中 管柱的屈曲及后屈曲特性 。 普遍接受的观点是 , 随着轴向力的增加 , 管柱首 先进入正弦屈曲阶段 , 然后进入螺旋屈曲阶段 。用以 预测垂直井及斜直井中管柱临界屈曲载荷的模型已经 得到了钻井工业界的广泛认同 。对弯曲井眼中管柱临 界屈曲载荷的预测是近期研究的焦点 , 并且也已经有 人提出了这方面的模型 。 同时也提出了几个模型 , 用以对垂直井眼 、倾斜 水平井眼及弯曲井眼中引起管柱螺旋变形 ( 所谓的螺 旋屈曲) 的轴向力进行预测 , 但哪一个模型的预测结 果更为可靠 , 目前尚未有定论 。 当管柱屈曲或弯曲时 , 管柱与井壁间会产生一种 额外的接触反力 。接触反力和摩擦系统一起决定了摩 擦阻力的强度 , 摩擦阻力是钻水平井和大位移井时所 特别关注的问题 。有几位学者对摩擦阻力和接触反力
rR rR
1 + 1 + 1 +
1 +
rR w sinα EI rR w sinα 3152 EI rR w sinα 2 EI
2 2
2
( 4) ( 5) ( 6)
位移 θ、正弦曲线长度 p 和正弦曲线的幅值 A 分别在 附录 (A - 1) 、 ( A - 2) 、 ( A - 3) 式中有定义 。螺旋 屈曲状态下的各式 [ ( 10) 、( 13) 式 ] 中的上述各量 在附录 (A - 4) 和 (A - 5) 式中有定义 。
图1 弯曲井眼中进行屈曲/ 后屈曲试验的试验装置简图
许晔 : 管柱的屈曲特性及其对定向井中轴向力传递的影响
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根外径 ∀ / in ( 壁厚 01035 in) , 另一根外径 ∃ 3 in ( 壁 厚 01035 in) 。该试验装置可以施加轴向载荷 , 并可 测得试验段顶端及底部的载荷值 。同时可以测量试验 段顶部管柱的位移 。 当管柱进入到弯曲井段时 , 由于弯曲作用 , 管子 的圆形截面将变成椭圆形 。内压试图恢复截面的圆形 状态并使管柱伸直 。由于弯曲段内管柱有伸直的趋 势 , 因此径向接触力及摩擦阻力将增大 , 这将导致管 柱内轴向力传递效率的降低 。对现有文献的回顾表 明 , 还未曾有人针对静态内压对管柱屈曲的影响这一 问题展开过深入的研究 。因此对这一问题进行了试验 研究 , 试验时内压值在 0～3000 lb/ in2 之间变化 。 2 , 弯曲井眼中的试验结果 试验中研究了两种不同的端部支撑条件 ( 固定端 和铰支) 对管柱轴向力传递的影响 。从图 2 可以看 出 , 端部连接的类型显著地影响了 ∀ / in 管柱中轴向 力的传递 。因此采用更接近于实际的端部支撑条件 , 并且 ( 或) 使试验段具有足够的长度以消除端部影响 是十分重要的 。
特性 提供了四种屈曲模式以研究管柱的屈曲行为 : ( 1) 直线形态 : F < Fs
( 2) 正弦形态 : Fs < F < F 3 ( 3) 不稳定正弦形态 : F 3 < F < Fh ( 4) 螺旋形态 : F ≥Fh
在斜直 、水平井中 Fs 、 F 3 和 Fh 由以下各式给 出:
Fs = 2 F
图6 水平井眼中的力 - 位移关系
3
EI w sinα r
( 1) ( 2) ( 3)
= 11875 FFs 、 F 3 和 Fh 的表达式如
许晔 : 管柱的屈曲特性及其对定向井中轴向力传递的影响
17
下:
Fs , cw = F cw =
3
2 EI
图4 管柱尺寸 ( 外径) 对轴向力传递的影响
本文还研究了内压对管柱屈曲特性的影响 。图 5 所示为 ∃ 3 in 管柱在 0 、2000 、3000 lb/ in2 内压时的屈 曲特性 。实验结果表明 , 管柱的屈曲特性受内压作用
16
的影响并不显著 。
国 外 油 田 工 程 Forei g n
摘 要 : 为了研究水平直井段和弯曲井眼内管柱 的屈曲及后屈曲特性 , Tuls a 大学建立了一套试验装 置 。他们就研究有静态内压及无静态内压条件下的轴 向力传递问题进行了试验 。同时还研究了屈曲现象的 不同阶段及其与轴向力 、管柱直径 ( ∀ / in 和 ∃ 3 in ) 和管柱端部支撑条件的关系 。试验结果表明 , 屈曲载 荷与管柱直径及管柱端部支撑条件密切相关 。静态内 压对管柱的屈曲特性影响不大 。本文还对近期建立的 用来预测倾斜 、弯曲及水平井眼内管柱屈曲特性的数 学模型进行了简要回顾 。新近开发的计算机模拟程序 中使用了这些理论 。理论分析结果证实了该计算机模 拟程序的适用性和有效性 , 使用它可以更好地理解和 解决油田生产中出现的各种与管柱屈曲有关的问题 。 主题词 管柱 屈曲 力学 试验研究 计算机 模拟 程序
3 , 水平井眼中的屈曲/ 后屈曲试验
该试验装置的井筒用 215 in × 2 in 的聚丙烯有机 玻璃管模拟 。试验装置总长为 90 ft 。使用一外径 ∃ / ( ) in , 线密度 01475 lb/ ft 内径 0162 in 的不锈钢管来 研究它在水平井段的屈曲/ 后屈曲特性 。试验装置允 许施加轴向载荷 , 并可在装置的上端和下端测量载荷 值 , 同时也可测得管柱顶部的位移 。 4 , 水平井眼中的试验结果 试验中研究了两种管柱端部支撑条件 ( 固定端和 铰支) 对钻柱轴向力传递的影响 。在 ∃ / in 管柱中端 部支撑条件对轴向力传递的影响不是十分明显 。因此 可以认为 , 在水平井眼试验装置上进行的屈曲/ 后屈 曲试验不受端部条件的影响 。
受端部条件的影响 ;
3 、弯矩和曲率之间适用弹性细长梁理论 ; 4 、井眼为刚性环状 , 横截面均一 ; 5 、除浮力外不考虑流体的影响 ; 6 、忽略动载因素影响及管柱滑动中的摩擦阻力 ; 7 、管柱的初始状态贴近于下井壁 ; 8 、管柱沿长度方向性质均一 ; 9 、井眼中心线为一平面曲线 。 1 , 斜直 、水平和弯曲井眼内管柱的屈曲/ 后屈曲
试验装置简图如图 1 所示 。用一个 215 in × 2 in 的聚丙烯有机玻璃管模拟井筒 。试验装置的总长度为
5113 ft , 其中第一水平直井段长度为 1314 ft , 弯曲段 2112 ft , 第二水平直井段长 1617 ft 。弯曲井段的曲率
半径为 1315 ft , 造斜率为 4125° / ft 。用两根不锈钢管 来研究其在弯曲井眼中的屈曲/ 后屈曲特性 , 其中一
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国 外 油 田 工 程 Forei g n
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管柱的屈曲特性及其对定向井中轴向力传递的影响
E. Kuru A. Martinez
翻译 : 许 晔 黄 涛 ( 山东东营华东石油大学) 校对 : 胡淑娟 ( 大庆油田设计院) 进行了研究 。 Johanscik 等人在不考虑轴向压力引起屈 曲的条件下给出了计算钻柱接触力的公式 。Mitchell 给出了垂直井眼中钻柱螺旋屈曲时的接触力计算公 式 。Wu 和 J uvkam - Wold 建立了一个可以确定斜直井 眼中钻柱接触力的模型 。 最近 Tulsa 大学对连续油管的屈曲特性及轴向力 传递问题进行了深入研究 。并在数学模型研究成果的 基础上开发了计算机模拟程序 ( CTS - TUDRP) 。作为 正在进行的研究的一部分 , 他们在水平及弯曲井眼中 进行了一系列的钻柱稳定性试验 。下面将给出最新的 试验分析结果 , 并对所建立的模型作简要回顾 。
图2 端部条件对弯曲井眼中管柱屈曲试验的影响