不能移动封隔器管柱变形受力分析—封隔器管柱受力分析系统讨论之五

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第2期钻采工艺不能移动封隔器管柱变形受力分析——封隔器管柱受力分析系统讨论之五李钦道，谢光平，张娟(四川石油管理局钻采工艺技术研究院)摘要：不能移动封隔器管柱是油气井封隔器完井的一种常见类型，在井内压力、温度、流体(井内压力、温度、流体简称井内条件，下同)发生变化时，不能移动封隔器管柱受力分析是保证井下安全和完井作业成功的关键，同时该管柱受力分析与自由移动封隔器管柱受力分析有很大的差别。文中对不能移动封隔器管柱变形受力的有关同题进行了分析、推导和讨

2、论，并给出了算倒。美键词不能移动；管桂；受力分析中囤分类号：TE8312文献标识码：A文章编号：】006—768x{2(3o2)02—053o5由于水力锚的特性(水力锚处油管内压力要高问题的提出于油管外压力，锚爪才能伸出并咬人套管，才能起固所谓不能移动封隔器管柱是指井内条件发生变定管柱的作用)，本文引入下面三个概念：阈限压差、化时，管柱下端的密封段完全限制在封隔器之中，如水力锚起作用阶段和水力锚不起作用阶段。图I所示。所谓阈限压差，就是水力锚锚爪伸出到套管内壁尚未咬人套管时水力锚处的油管内外压差(即某状

3、态下水力锚即封隔器处油管内流体压力P与油l【I1管外流体压力之差)。阈限压差用△P目表示，此值要通过试验才能获得。所谓水力锚起作用阶段，就是P与之差大于△P的阶段，此时水力锚锚爪已咬人套管，水力J7f锚能起到固定管柱的作用。—L———L所谓水力锚不起作用阶段，就是P与之差不大于△P目的阶段，此时水力锚锚爪未伸出或已经厶==伸出但尚未咬人套管，水力锚不能起到固定管柱的作用。因此RTYS封隔器管柱受力分析要解决的问题是：图1不能自由移动的封隔器管柱1．水力锚不起作用阶段常见的不能移动封隔器管柱有两大类：一类

4、是(1)P小于。这时，油管对封隔器的向下作带锚定的插管封隔器管柱，另一类是带水力锚的卡用力大于封隔器的最小坐封力，并且封隔器受到的瓦封隔器管柱(如RTIS封隔器管柱)。各种力产生的向下台力必须小于卡瓦的承载力，才下面只对R'VIS封隔器管柱变形受力进行分析能确保封隔器管柱密封良好。讨论(带锚定的插管封隔器管柱变形受力分析讨论(2)大于，但二者之差小于△尸目。这时，可仿照进行)。油管对封隔器的向下作用力大于封隔器的最小坐封踟s封隔器卡瓦能承受向下的作用力，水力锚力和封隔器受到的其它各种力产生的向上合力，才

5、能承受向上的作用力，即R耵s封隔器在卡瓦和水能确保封隔器管柱密封良好。力锚的承载范围内不能上下移动。2．水力锚起作用阶段收稿日期：200l一12一If)作者简介：见本刊2'3O2年第【期第60页。地址：(618300)四川广汉。维普资讯http://www.cqvip.com·54钻采工艺2002年P与之差大于△P目，水力锚产生的咬合力大于封隔器受到的各种力产生的向上合力，确保封2——温度效应引起的管柱变形，m；隔器密封不失效。△L3——膨胀效应引起的管柱变形量，m3．不会出现永久螺旋弯曲和油管拉断的情

6、况p——某状态下弯曲段油管在流体中的重量，解决上述问题的目的是为了确保井下安全和施N：工作业成功。要解决上述问题，必须先计算出管柱L——井内油管长度，m；的变形及受力，并根据管柱的受力来分析怎样才能E——油管的弹性模量，N／m2；确保在施工作业中不会出现封隔器密封失效和油管A。——油管外径包围的面积，m2；损坏等情况，换句话说即管柱的受力分析是解决上A——油管内径包围的面积，m2；述三个问题的基础，本文只讨论管柱最基本的受力A——油管的横截面积，，分析A=A。一Ai；d——密封腔直径包围的面积，m2；研

7、究范围和研究方法r——油管与油层套管之间的径向间隙，m；l研究范围卜～油管的惯性矩，m4；①一种油管尺寸组成的单一RTIS封隔器管——莱状态下弯曲段单位长度油管在流体中柱；②套管为一种尺寸；③井内充满流体；④初始状的重量；态和某状态下管柱均为弯曲状态。qo——某状态下弯曲段单位长度油管管外受到2．研究方法的流体作用力，N／m(1)分析管柱从坐封前(自由悬挂状态)到某状g——某状态下弯曲段单位长度油管管内流体态(井内条件发生变化后的状态)的变形量。重量，N／m；(2)根据初始压缩量与某状态变形量的关系建—

8、—单位长度油管受到的流动摩擦力，N／立方程。nl；(3)根据方程中各量的关系，得出求弯曲段油管q前符号的取值：注入取“一”，产出取“+”，在流体中的重量的关系式。下同；(4)求出弯曲段油管在流体中的重量。——坐封时封隔器处上面油管外流体压(5)根据弯曲段油管在流体中的重量、“虚力”和力，N／：封隔器对油管的作用力之间的关系，求出封隔器对——坐封时封隔器处油管内流体压力，／油管的作用力。：L——某状态下直线段油管长度，nl；变形受力计算公式的