水泥浆候凝期间套管柱力学分析及应用.pdf

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1、2Ol4年第43卷石油矿场机械第4期第l7页oILFIELDEQUIPMENT2014，43(4)：17—2l文章编号：1O01—3482(2014)04一O017-05水泥浆候凝期间套管柱力学分析及应用岳欠杯，贾春雨，刘巨保，李治淼(1．东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江大庆163318；大庆石化公司，黑龙江大庆163714)摘要：为了分析套管柱的受力，建立水泥浆候凝期间相变热传导的数学模型及套管柱的力学模型，利用已知力和位移混合边界来模拟候凝期间水泥浆与套管的作用状态，推导出水泥浆候凝期间对套管

2、柱作用力的计算公式。构造间隙元来模拟套管与井壁随机接触状态，建立水泥浆候凝期间套管柱力学分析方法。采用该方法对大庆油田徐深44井候凝期间的套管井口载荷进行计算。利用TS3828型动态电子应变仪对该井进行现场测试，其理论计算值与实测值符合率为98。因此，采用该方法能准确计算水泥浆凝固期间套管头的附加载荷，设计出合理的封固段长度，指导固井施工。关键词：套管柱；候凝；井口载荷；力学模型中图分类号：TE925．01文献标识码：AMechanicalAnalysisandApplicationofCasingDu

3、ringWaiting-onCementYUEQian—bei，JIAChun—yu，LIUJu—bao，LIZhi—miao(1．CollegeoJMechanicalandScienceEngineering，NortheastPetroleumUniversity，Daqing163318，China；2．DaqingPetrochemicalCompany，Daqing163714，China)Abstract：Inordertoanalyzetheforcesofthecasingstring

4、，thephase—changeheatconductionmathematicalmodelaboutthecementandmechanicalmodelaboutthecasingwereestablishedduringwaiting—oncement．Thegivenforceanddisplacementmixedbordersareutilizedtosimulatetheinteractionstatebetweenthecementandthecasingduringwaiting—o

5、ncementandstructuringgapelementtosimulaterandomcontactconditionbetweenthecasingandthewellbore．Theme—chanicalanalysistechniqueofthecasingduringwaiting—oncementwasestablished．Thecasing’SwellheadloadofXushen44wellduringwaiting—oncementinDaqingoilfieldwastri

6、aledbythismethod．TS3828dynamicelectronicstrainindicatorwasusedtotestthiswellon—site．Thecoinci—dencerateobtainedbetweenthetheoreticalcalculatedvalueandmeasuredwas98％．Therefore，theadditionalloadofthecasingheadduringwaiting—oncementanddesignappropriatecemen

7、tinglengthcanbeaccuratelycalculated．Itcanbeagoodguidanceforcementingoperationanddesign．Keywords：casingstring；waiting—on；wellheadload；mathematicalmodel由于水泥浆胶凝过程中各种复杂的物理化学变的变化，继而影响其受力和形变。为了防止套管损化。。，使得作用在套管的温度及压力载荷发生很大坏，人们的注意力主要集中在机械和化学作用2个收稿日期：2013—10—29基金

8、项目：国家自然科学基金项目(11272085)资助。作者简介：岳欠杯(1983一)，女，山西永济人，助教，硕士，研究方向为石油钻采管柱力学分析，E-mail：jslx2000@163．com。石油矿场机械2014年4月方面，而很少考虑水泥浆胶凝过程中套管状态的变1水泥浆候凝期间相变热传导的数学模型化。因此，研究套管柱在水泥浆胶凝失重过程中的受力和形变规律是很有必要的。目前，国内外关于水泥浆的凝固过程是指液态泥浆由液相向固相套管在水泥浆候凝期