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水平井钻井中造斜井段套管受力分析

发表时间：2021/4/16 来源：《中国科技信息》2021年5月作者：崔春波

[导读] 在造斜段井眼的弯曲迫使套管柱为适应井身轨迹而发生变形，这种和井眼轨迹一致的变形称为初始弯曲。这样造斜井段中的套管柱，不仅要受到自重的作用，而且还受到轴向载荷的作用，同时还有初弯曲。

中国石化中原石油工程有限公司钻井三公司沙特项目sino29队崔春波

摘要：在造斜段井眼的弯曲迫使套管柱为适应井身轨迹而发生变形，这种和井眼轨迹一致的变形称为初始弯曲。这样造斜井段中的套管柱，不仅要受到自重的作用，而且还受到轴向载荷的作用，同时还有初弯曲。取两扶正器之间的套管柱为对象进行研究，把两扶正器之间的套管柱看作为两端固定的弯曲梁，在其两端沿其切线方向作用着轴向力。本文推导在造斜段的弯曲井眼中套管柱在各种载荷作用下再次变形挠度的计算公式，对提高施工质量有一定指导意义。
关键词: 定向井；造斜段；套管柱；变形挠度；计算公式
        在定向井和水平井中一般都存在造斜段，在造斜段井身处于弯曲状态，受井身的几何约束，位于其中的套管柱会呈现初弯曲，这样就使得弯曲井段中套管柱的受力及变形变得复杂。而正确计算套管柱的挠曲变形又十分重要，它关系到套管弯曲应力的正确计算、扶正器安放位置的合理确定等。本文建立了比较切合实际的力学模型，对有初弯曲的套管的挠曲变形分析计算，推导出在造斜段的弯曲井眼中套管柱在各种载荷作用下再次变形挠度的计算公式，其结果对工程实际有一定的指导意义。
        1 力学分析
        图1为造斜井段中任意两相邻扶正器间套管柱的受力图。为了研究方便作以下假设:①井身剖面位于铅垂面内;②套管为均质等截面。建立坐标系ouv如图所示，其中u轴为两扶正器的连线并指向右下方，v轴与u轴垂直指向左下方。设两扶正器间套管柱长度为l，单位长度重量为q，在套管柱中点处的井斜角为α。

        4 结论
        (1)本文建立比较切合实际的力学模型，推导出了在造斜段的弯曲井眼中套管柱在各种载荷作用下再次变形挠度的计算公式，该公式同样也适应斜直井眼，水平井眼，垂直井眼中套管柱变形挠度的计算，具有很大通用性。(2)通过算例分析了初弯曲对套管柱挠曲变形的影响，在同样轴向压力作用下，有初弯曲的套管柱再次变形的挠度比无初弯曲套管柱的变形挠度大得多，所以必须考虑初弯曲的影响。(3)从有初弯曲套管柱再次变形挠度的计算公式和算例中可以看出，对初弯曲最为敏感的是轴向压力，因此为了减小套管柱的变形挠度，应减小轴向压力，甚至将轴向压力改为拉力。
参考文献
[1]基于定向井轨迹控制关键技术分析[J]. 李涛.中国石油石化.2017(10)
[2]导向钻具定向造斜方程及井眼轨迹控制机制[J]. 刘修善.石油勘探与开发.2017(05)
[3]定向井井眼轨迹控制与造斜段施工技术应用探讨[J].曹永斌.黑龙江科技信息.2016(32)