考虑扭矩影响的弯曲井眼内钻柱屈曲特性分析

作     者：庞东晓 卢齐 邓虎 彭炽 付建红 PANG Dongxiao;LU Qi;DENG Hu;PENG Chi;FU Jianhong

作者机构：中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院四川广汉618300 油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学四川成都610500 

基　　金：中国石油-西南石油大学创新联合体科技项目(2020CX040100) 川庆钻探公司-西南石油大学工程技术联合研究院基金(CQXN-2019-03) 

出 版 物：《西南石油大学学报（自然科学版）》 (Journal of Southwest Petroleum University(Science & Technology Edition))

年 卷 期：2021年第43卷第4期

页      码：71-80页

摘      要：分析了弯曲井眼内钻柱屈曲特性,推导了考虑扭矩影响下的弯曲井眼内钻柱屈曲微分方程和屈曲临界载荷计算模型。针对Φ215.9 mm井眼内的Φ127.0 mm钻杆,建立了增斜和降斜井段钻柱的有限元模型,对比分析了考虑和不考虑扭矩影响时的钻柱屈曲特性。结果表明,钻柱正弦屈曲构型与扭矩无关,而只与钻柱所受轴向载荷有关,扭矩对螺旋屈曲构型影响较大。数值模拟得到的弯曲井段不同造斜率下的钻柱屈曲临界载荷与解析解的相对误差在15%以内,证明了数值模拟的可靠性。弯曲井眼内施加扭矩后,螺旋角位移增大,正弦和螺旋屈曲临界载荷降低。钻柱正弦屈曲形态变化较小,扭矩对螺旋屈曲变形的影响更大。增斜井段钻柱从顶部开始发生正弦和螺旋屈曲,钻柱底部保持平衡状态;在降斜井段,不考虑扭矩时,初始正弦和螺旋屈曲均首先出现在钻柱下部,考虑扭矩影响时,降斜段初始正弦屈曲出现在钻柱上部,初始螺旋屈曲同时出现在钻柱上部和下部。相对于增斜段,降斜段钻柱屈曲临界轴向载荷非常小,说明增斜井段发生屈曲的可能性相对较小,降斜井段则很容易发生屈曲。结果有望为水平井、大位移井弯曲井眼内钻柱设计、屈曲控制与强度校核提供参考。

主 题 词：弯曲井眼 屈曲 扭矩 数值模拟 解析解 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.11885/j.issn.1674-5086.2021.06.03.03

馆 藏 号：203104858...