摘要：本文通过调研当前油气田开发分层注水管柱工艺现状,对目前分层注水工艺的管柱类型和存在的问题进行分析,针对目前注水井管柱存在的屈曲、断裂、封隔器失效等众多安全问题,建立了三维注水井管柱轴侧向力耦合分析模型。研制出分层注水井管柱受力分析软件,用以分析注水管柱的受力和变形,进行强度校核,能够对管柱状态进行准确、及时判断,来指导施工油管柱的设计和分层注水工作参数的合理选择,避免管柱失效事故的发生,并给出了实例。

摘要：水平井管柱力学是水平井技术应用的理论基础和施工依据。通过深入分析水平井管柱在井下的受力与变形情况,能够准确判断管柱的强度、刚度和稳定性,合理的设计管柱组合及完井方案。本文通过对大量国内外现有文献的分析讨论,总结了目前国内外关于水平井管柱力学方面的研究成果,归纳了研究水平井管柱力学的几种常用方法,以及影响水平井管柱屈曲的几个主要影响因素,并对水平井管柱力学研究的未来发展趋势进行了探讨。

摘要：底部钻具组合(Bottom Hole Assembly,BHA)的力学计算是进行旋转导向系统钻具组合设计和井眼轨迹控制的基础.本文在纵横弯曲法、加权余量法和有限元法的基础上,提出了一种基于管柱单元组合的BHA力学求解方法.该方法以保持微分方程特解相同的条件作为管柱单元划分依据,对底部钻具组合进行单元划分;将管柱单元的挠曲线通解替代传统加权余量法的试函数,结合单元节点类型和组合关系,构建出包含边界条件和通解系数的线性方程组.对于边界条件未知问题,以支点反力符号条件为约束条件,以挠曲线越界程度、切点处弯矩平衡条件为目标函数,建立了以边界条件未知量为变量的多目标优化数学模型.应用多目标优化算法求解出边界变量,进而得出通解系数;最后,得出管柱单元内各点位移和载荷.以推靠式旋转导向系统BHA力学计算为案例,对比本文方法与加权余量法的计算结果,发现两者计算结果相差较小,表明本文方法可用于旋转导向系统底部钻具组合的力学计算.

摘要：在小口径深孔取心钻探领域中,除了传统的提钻取心方法外,绳索取心工艺、螺杆马达孔底动力工具等钻进方法也被广泛地应用,不同的钻具组合与钻杆柱一起组成了长细比很大的柔性杆件,在钻进过程中产生复杂的振动,极大地影响了钻探工程的安全性。目前,以钻井工程为代表的管柱振动理论已经发展出了很多成熟的分析方法,但是针对小口径深孔钻探的垂直孔身结构、金刚石钻头磨削岩层、特别是选择不同钻具组合和钻进方法时,相关的管柱扭转振动特性研究依然不足。有限元分析方法适用于求解边界条件复杂的问题,用于钻探管柱的振动特性分析有很好的效果。基于ANSYS软件,选取适用于小口径深孔钻探的多种典型钻具组合,建立相应的有限元分析模型,求解孔深、钻压等因素与管柱扭转振动特性之间的关系,并给出了不同孔深条件下可能引起管柱共振的临界转速求解方法。该研究可在钻具组合选择、转速选择和管柱安全性评价等方面为小口径深孔取心钻探工程提供一定参考。

摘要：目前国内修磨套铣作业存在诸多问题,出现事故的频率逐年增加,增加了修井的作业难度。基于经典的力学、水力学分析方法,建立了磨套铣过程中管柱力学、水力学计算模型,完成对大修磨套铣作业施工工艺参数的优化设计计算。以理论模型为基础,应用C#语言开发了大修磨套铣工艺参数优化设计软件。通过对现场井的实例应用表明,软件计算结果与现场实际参数吻合程度高,提高了磨套铣作业的现场施工效率。

摘要：深水钻井作业过程中,管柱在平台升沉振动的作用下产生纵向振动载荷,影响管柱的强度安全。以深水下表层套管作业管柱为例,建立了具有复杂结构的深水作业管柱纵向振动力学模型,并利用振动力学理论分析了管柱的纵向自由振动特性及纵向受迫振动载荷。分析结果表明,在平台升沉振动的作用下,作业管柱的纵向振动以第1阶振型为主;管柱顶端截面上的纵向振动载荷最大,是作业管柱上的危险截面;当钻井平台的升沉振动周期接近作业管柱的固有周期时,将产生极大的纵向振动载荷;当表层套管下入深度较大时,采用壁厚大的钻杆作为送入管柱能有效降低管柱纵向振动所产生的轴向应力。该项研究结果可为深水钻柱和送入管柱的设计提供依据。

摘要：连续管在作业过程中因受残余应力等多种因素的作用,容易发生塑性变形伸长。在分析连续管残余应力的形成及塑性伸长原理的基础上,重点讨论了轴向载荷引起的伸长、热伸长、内外压差引起的伸长及螺旋弯曲引起的缩短等4种变形问题,研究了相应的理论计算公式和计算方法,并通过实例计算绘制关系曲线,阐明了连续管变形伸长的基本特点:连续管在起下作业中的塑性变形伸长比常规油管复杂,其变形伸长量比较明显;连续管轴向伸长量和螺旋屈曲缩短量都比较大,在作业中应重点考虑;热伸长和内外压差引起的伸长比较小,在作业中可不作为重点考虑;在实际作业中连续管总的变形伸长量是上述4种变形的不同组合,由于伸长与缩短相互抵消,故总的变形伸长量并不大。

摘要：水平井轨迹设计时,因某些特殊原因,常造成欠位移轨迹。本文应用节点分析方法,针对此类型设计轨迹进行了受力分析,并编制了相应计算软件,对比分析了其与常规轨迹的接触力的分布情况。从受力分析来看,欠位移型轨迹施工是可行的并且有利于现场及后续施工。

摘要：过大或过小的变向短节弯曲角度容易导致定向井取套过程中套铣头切割套管,造成落鱼情况的发生。为此,针对不同井眼曲率的套损井,需要对变向短节的弯曲角度进行设计。通过对套铣头-滚珠-套管组合进行受力分析,建立了套铣头处的变向力计算模型,并利用数值模拟方法,得到了套铣筒-滚珠-套管组合的接触应力分布。在以套管屈服应力值作为判别套管发生破坏的临界条件下,对不同井眼曲率套损井所对应的合理变向短节弯曲角度进行了设计,得到了取套过程中确保套管不发生破坏的合理变向短节弯曲角度范围。研究结果为保证安全取套以及套铣管柱组配结构的合理设计提供了理论基础。