深斜井注水管柱上提工况力学分析.pdf

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1、·杌械研究与应用·2014年第6期(第27卷，总第134期)研究与分析深斜井注水管柱上提工况力学分析段传民，艾志久(西南石油大学机电工程学院，四川成都610500)摘要：根据大港油田深斜井井眼轨迹数据和注水管柱结构，建立注水管柱力学分析模型，对上提．x-ST管柱任意位置真实轴向力进行计算，通过管柱强度校核，判断其在上提．x-ST的安全性。为方便计算分析及现场应用，开发了注水管柱力学分析软件，通过软件计算，结果符合工程要求。关键词：深斜井；注水管柱；上提工况；力学分析；软件开发中图分类号：TE358文献

2、标志码：A文章编号：1007-4414(2014)06-0001—04MechanicalAnalysisofInjectionStringinDeepInclinedWellduringTrippingoutProcessDUANChuan-min．AIZhi—jiu(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，SouthwestPetroleumUniversity，ChengduSichuan610500，China)Abstract：Basedont

3、hetrajectorydataofdeepinclinedwellinDagangoilfieldandthestructureofinjectionstring，mechani—calmodelforinjectionstringwassetup．Throughcalculatingtrueaxialforceatanypositionofinjectionstringintrippingoutconditionandtestingthestrengthofstring，itssafetyunde

4、rconditionoftrippingoutcouldbejudged．ThemechanicalsoftwareofinjectionsiringwasdevelopedinVisualC#forfieldapplication．Accordingtothecalculation．theresultsmeettherequire—mentsofproject．Keywords：deepinclinedwell；injectionstring；conditionoftrippingout；mecha

5、nicalanalysis；softwaredevelopmentO引言斜点距井口的垂直距离；为井底距井El的垂直距大港油田深斜井注水管柱面临极端工作环境，高离；为稳斜点距井口的水平距离；：为井底距井口温、高压使得注水管柱内、外液体压力、温度以及受力的水平距离。计算易得到造斜段平均曲率半径尺，造发生改变，从而产生较大的轴向变形、弯曲应力等，因斜段对应的圆心角，稳斜段平均井斜角0。。此经常发生注水管柱断脱、产生裂缝及永久性螺旋状弯曲，封隔器脱封、漏封和滑脱及其他井下工具失效等事故。当注水管柱及井下工具已

6、经不能正常工作时，需要进行相应的井下施工作业，在进行起出管柱作业时，需要实时根据井上的情况分析井下管柱的实际状态。笔者通过考虑管柱在井下环境中的受力情况，建立上提管柱力学分析模型，计算管柱任意位置的真实轴向力，通过对管柱进行强度校核，确保上提过程中管柱不受破坏，从而实现对作业过程的风险预测，提高注水管柱设计及现场施工的理论技术水平，图1井眼轨迹(注水管柱)数学模型达到安全施工和生产的目的。l上提工况注水管柱力学分析1．2上提工况管柱力学分析模型建立1．1井眼轨迹数学模型建立上提管柱指封隔器解封完成后进

7、行的单纯的管针对深斜井的井深、井斜角、视平移等数据，将深柱上提这一过程，只考虑管柱在井下的受力，忽略扭斜井井眼轨迹简化为铅垂面上的垂直段、造斜段和稳转对管柱的作用。当解封完成后，胶筒、水力卡瓦会斜段三部分，假设井内注水管柱也适用该模型，数学靠其自身的弹力恢复至未变形状态，此时上提管柱不模型¨如图1所示。存在胶筒及水力卡瓦对管柱的作用力，活塞效应在这图1中AB段为垂直段；BC段为造斜段；CD段里不予考虑；管柱上提前处于井口单向固定状态，上为稳斜段；H为造斜点距井口的垂直距离；HE为稳提过程处于自由状态，

8、因此温度效应和膨胀效应不会收稿日期：2014—10—11基金项目：深斜井分层注水工艺工作行为仿真及可靠性分析技术服务(编号：DGYT一2013一JS一62)作者简介：段传民(1987一)，男，河南南阳人，硕士研究生，主要从事石油钻采设备的设计与分析方面的工作。研究与分析2014年第6期(第27卷，总第134期)·机械研究与应用·对管柱产生附加的轴向力；上提过程中，修井液保列出静力平衡方程为：持常满状态，管柱内外液体为同种液体，管柱内、外压F1+F1=Wm