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断块油气田
第卷第期& 年月
文章编号:~—
斜井油管柱封隔器坐封最优化
万小勇张公社雷传玲刘瀚宇。陈同录
.长江大学石油工程学院,湖北荆州;.长江大学地球科学学院,湖北荆州;
.大港油田集团总公司油气合作开发公司,天津;.中原石油勘探局钻井三公司,河南濮阳
摘要从理论上分析管柱在斜井中的受力,考虑到虎克定律效应、螺旋弯曲效应、温度效应等因素,计算油管上提
高度、上提前地面已下放丈量油管长度、最佳坐封载荷和坐封高度,并编制相应的计算机程序,为现场估算钻具在井中伸长
变形及确定封隔器坐封高度提供了一种简便计算方法。其计算结果与现场数据吻合。
关键词斜井;受力分析;封隔器
中图分类号: 文献标识码:

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油管柱坐封最优化主要是优化最佳的坐封力与坐剪力和法向接触压力为连续分布。
封高度。等靠压重坐封的封隔器,
坐封高度不合适使得下压坐封力不够,造成坐封失败。力及油管与井壁接触引起的摩擦阻力作用构成的。
因此,坐封高度和坐封载荷的计算方法尤为重要。在最从井眼中取一微元段完井管柱进行分析见图
小坐封力作用下,坐封成功使得油管弯曲最小,而屈曲,完井管柱受有轴向力、自重含完井液浮力、
形态仿真能为抽油杆防偏磨柱设计奠定坚实基础。井壁反力和摩阻力。其平衡方程为
斜井油套管柱摩擦计算模型一一一
在油管柱的上提下压过程中,油管除受到自身重
力外,还受到井筒液体对油管的浮力及因重力分量对
套管的正压力所引起的摩擦力。这个力与油管截面一~
㈩
所受的轴向力使得油管微元段达到力的平衡。
:
在大位移井中,若忽略动态因素的影响,完井管柱
受有轴向力拉力、径向挤压力、弯曲力矩、钻井液或。:
完井液的浮力和套管或裸眼施加在完井管柱上的摩阻
一一一⋯
力等。由于管柱细长,可认为它一方面随井眼轴线弯
曲,另一方面它像柔索或链条一样紧贴井壁。假设:
井壁规则平滑;完井管柱在套管或裸眼井内和井壁
收稿日期:一—;改回日期:——。
相结合;完井管柱与井壁之间为滑动摩擦因为管柱作者简介:万小勇,男,年生,硕士研究生,主要从事油气田
所受的阻力主要来自滑动摩擦;完井管柱的弯矩、开发工程工作。—:.。
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年月断块油气田第卷第期
式中:为斜深,;■, 分别为油管在,,,方向的剪因此,接触面的法向力为
.
力,; , 分别为接触力在,,,方向的分力,; , , , , 、
【‘‘
, 分别为油管在,方向的弯矩,·;为井
不考虑弯曲刚度,,则
斜角,。; 为方位角,。。
,

—
滑动摩擦力为

△,
△式中:为滑动摩擦因数。
最后得:。
似
轴向力可通过上式积分求得。
以周斜一—井为例,油管单位长度重量.
·一,摩擦因数.,卡封位置长度,油管外
径.,油管内径.。油管密度.·
,油管弹性模量.,井下坐封力。
短轨道长.,长轨道长.,皮筒的压缩距.
图油管在套管中上提、下放受力分析
,钢的热膨胀系