轴压作用于未屈曲钻柱内的最大弯曲应力.docx

轴压作用于未屈曲钻柱内的最大弯曲应力.docx轴压作用下未屈曲钻柱内的最大弯曲应力
在弯曲井眼内钻柱接头产生两个方面的影响，一是使钻柱与井壁之间接触部 分的粘卡力减少，二是由于接头的作用，弯曲段内的钻柱在拉力和压力作用下增 加了最大弯曲应力。Lubinski首先推导出了弯曲井段中在轴轴压作用下未屈曲钻柱内的最大弯曲应力
在弯曲井眼内钻柱接头产生两个方面的影响，一是使钻柱与井壁之间接触部 分的粘卡力减少，二是由于接头的作用，弯曲段内的钻柱在拉力和压力作用下增 加了最大弯曲应力。Lubinski首先推导出了弯曲井段中在轴向拉力情况下确定最 大弯曲应力的关系式，在他的求解中钻柱被看作受轴向拉力的梁柱，重力影响被 忽略。
用于求解水平井中带有接头的钻柱在受轴向压力情况下的最大弯曲应力的 方法是用Roark的梁柱理论的解来解决受轴向压力的钻柱问题。由于由钻柱自重 引起的位移与工具接头与井眼的间隙相比是很小的，所以我们也略去了钻柱的自 重。在弯曲井眼内钻柱两端的接头上作用有轴向压力载荷，最大弯曲应力发生在 两个接头之间梁的中央处，由接头连接起来的钻柱在受压情况下最大弯曲应力的 表达式如下：
° TBRLEOD /,、
8 m = (6 )
4x5730xl2/・sin(・Z//)
以上的方程仅适用于在轴压作用下跨中央的钻柱在未受到井壁给予的横向 支撑的情况。方程6能适用的最大井眼曲率为在外载作用下，位于两支座中央的 钻柱刚好与井壁接触但尚未受到井壁的支撑。这一情况成立的条件为：
m-j-L[tan(-L/4-j)-(L/4-j)]
对于在井眼曲率和轴向载荷的联合作用下，已经有一部分钻柱与井壁发生接 触的情况，则最大接触力的计算必须采用逐次逼近的方法，先求出钻柱接头之间 的长度，而确定这一长度的方法是，对于已给定的造斜率、轴向载荷和其它一些 尺寸，钻柱之间的跨长使其中央部分的钻柱正好与井壁接触。如果将由此求得的 长度值代入方程6,求出的最大弯曲应力为主钻柱内的最大应力。由上述方法求 得的两接头之间钻柱的长度与真实的两接头之间钻柱长度的差即为钻柱与井壁 相接触的长度。
在弯曲井眼内已发生屈曲变形的钻柱内的最大弯曲应力可通过下列步骤进 行求解：
确定钻柱是否发生屈曲。
确定钻柱屈曲螺旋的最大曲率。
用螺旋曲线的曲率来确定由接头连接起来的钻柱的本体是否与井壁发生 接触。如果钻柱本体没与井壁接触，则用螺旋曲线的曲率和真实的钻杆接头之间 的长度来确定已发生屈曲的钻柱的最大弯曲应力。在屈曲曲线的曲率和两接头之 间真实钻柱长度的条件下，如果钻柱本体已与井壁接触，则用钻柱刚与井壁接触 这一临界条件求出当量的接头间长度，然后再利用这一当量长度和螺旋线的曲率 求出已发生屈曲钻柱的最大弯曲应力。已导出在弯曲井眼内已发生屈曲的钻柱的 最大曲率，其表达式为：
两接头间钻柱中央部分刚好与井壁接触的井眼曲率由下式给出:
B - 2x5730x12^ ⑼
'j-L-[tan（-L/4-j）-L/4-j]
如果由屈曲所产生的曲率（方程8）小于钻柱与井壁接触所需