井下作業(yè)管柱軸向變形的理論計算及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著石油需求量的增加和鉆探開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，分段壓裂、分層注水及高溫高壓井開采等井下作業(yè)的應(yīng)用也日益廣泛，在這些作業(yè)過程中，受管柱自重、溫度和壓力等因素的影響，管柱在井下會發(fā)生軸向變形，如果軸向變形較大將引起作業(yè)管柱下入深度不準、封隔器坐封位置偏離目的層、封隔器脫封、管柱斷脫及管柱螺旋屈曲等井下事故。長期以來，井下管柱深度主要通過人工地面測量，同時配合電磁測井曲線來校正管柱下入深度及封隔器坐封的準確位置。測磁定位曲線影響因素多、曲線解

2、釋困難、作業(yè)工作量大、占用生產(chǎn)時間長、成本較高，特別是測試解釋數(shù)據(jù)和人工測量數(shù)據(jù)相差較大時難以給出解釋，準確度不高。而且，磁定位未能考慮電纜的伸長及坐封、壓裂過程管柱的軸向變形。因此，準確計算作業(yè)過程中不同因素影響下管柱的軸向變形量，對準確定位作業(yè)層位、評價井下作業(yè)管柱的安全性、合理選擇生產(chǎn)作業(yè)參數(shù)、減少井下作業(yè)事故的發(fā)生等具有重要意義。
　　本文在前人的研究基礎(chǔ)上，通過大量文獻調(diào)研。首先，綜合分析了影響井下作業(yè)管柱軸向變形的因素

3、，包括重力效應(yīng)、浮力效應(yīng)、溫度效應(yīng)、活塞效應(yīng)、膨脹效應(yīng)、摩阻效應(yīng)和屈曲效應(yīng)等基本效應(yīng)的影響；井眼軌跡的影響；封隔器的影響；不同管柱結(jié)構(gòu)類型的影響及不同作業(yè)工況的影響。并結(jié)合彈塑性力學(xué)，利用劃分微元后疊加的方法，建立了單一因素影響下作業(yè)管柱軸向變形的理論計算模型。其次，通過對管柱微元體受力分析，結(jié)合管柱微元體靜力平衡方程和物理方程推導(dǎo)出管柱變形的微分方程，通過對微分方程的無因次化，推導(dǎo)出三維彎曲井眼中作業(yè)管柱軸向變形的理論計算模型。再次，