油管柱压裂封隔器动压下作用胶筒密封浸入泄漏数值分析

1

作者 孙鹏宇 岳欠杯 +3 位作者 徐亭亭 白景锐 聂曦暕 赵志伟 《东北石油大学学报》 北大核心 2025年第4期98-108,I0008,共12页

在油管柱多级压裂技术中,封隔器胶筒的密封浸入泄漏直接影响水力压裂效果。考虑扩张式压裂封隔器胶筒的几何、材料非线性,以及接触和流体浸入边界的多重非线性,采用数值分析方法,建立油管柱压裂封隔器动压作用下胶筒密封浸入泄漏非线性... 在油管柱多级压裂技术中,封隔器胶筒的密封浸入泄漏直接影响水力压裂效果。考虑扩张式压裂封隔器胶筒的几何、材料非线性,以及接触和流体浸入边界的多重非线性,采用数值分析方法,建立油管柱压裂封隔器动压作用下胶筒密封浸入泄漏非线性数值模型,推导胶筒密封面泄漏过程浸入流体的计算公式,采用迭代算法求解封隔器胶筒的动力学方程。结果表明:数值分析计算的浸入泄漏长度与实验测试结果对比,符合率在11.1%内,证明所建数值模型和计算方法的正确性。上、下封隔器浸入泄漏规律相同,在动压作用下,胶筒与套管之间反复出现的坐封与浸入泄漏转化,是导致封隔器密封泄漏的主要因素。该结果为优化油管柱压裂封隔器设计、提高胶筒密封性能提供指导。 展开更多

关键词 封隔器胶筒 浸入泄漏 数值分析 密封 非线性 油管柱压裂

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“虚力”产生的原因及特点分析——封隔器管柱受力分析系统讨论之二 被引量：10

2

作者 李钦道 谢光平 张娟 《钻采工艺》 CAS 2001年第5期67-71,74,共6页

在封隔器管柱受力分析中 ,“虚力”是管柱受力分析计算中的一个重要参数 ,但长期以来对“虚力”的认识并未取得突破性进展 ,从而使“虚力”问题变得十分令人费解。文中将证明“虚力”是管柱在弯曲状态下的流体作用力 ,并对其特点进行分... 在封隔器管柱受力分析中 ,“虚力”是管柱受力分析计算中的一个重要参数 ,但长期以来对“虚力”的认识并未取得突破性进展 ,从而使“虚力”问题变得十分令人费解。文中将证明“虚力”是管柱在弯曲状态下的流体作用力 ,并对其特点进行分析 ,以便为封隔器管柱受力分析计算奠定严密的科学基础。 展开更多

关键词 封隔器 虚力分析 管柱 完井 油气井

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不能移动封隔器管柱变形受力分析——封隔器管柱受力分析系统讨论之五 被引量：25

3

作者 李钦道 谢光平 张娟 《钻采工艺》 CAS 2002年第2期53-57,共5页

不能移动封隔器管柱是油气井封隔器完井的一种常见类型 ,在井内压力、温度、流体 (井内压力、温度、流体简称井内条件 ,下同 )发生变化时 ,不能移动封隔器管柱受力分析是保证井下安全和完井作业成功的关键 ,同时该管柱受力分析与自由移... 不能移动封隔器管柱是油气井封隔器完井的一种常见类型 ,在井内压力、温度、流体 (井内压力、温度、流体简称井内条件 ,下同 )发生变化时 ,不能移动封隔器管柱受力分析是保证井下安全和完井作业成功的关键 ,同时该管柱受力分析与自由移动封隔器管柱受力分析有很大的差别。文中对不能移动封隔器管柱变形受力的有关问题进行了分析、推导和讨论 ,并给出了算例。 展开更多

关键词 不能移动封隔器 管柱 变形受力分析 油气井 完井

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管柱螺旋屈曲时接触压力的研究 被引量：16

4

作者 张永弘 刘恩 +2 位作者 何富君 黄兆芝 陈抡元 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期131-134,共4页

在油井生产过程中管柱会受到各种载荷。管柱在轴向力作用时，在有外管壁或井壁约束的情况下，内管柱与外管壁或井壁间会产生接触压力，并可能发生螺旋屈曲，严重时会导致管柱失效。文中综述了一些学者的典型接触压力计算式，发现不同计... 在油井生产过程中管柱会受到各种载荷。管柱在轴向力作用时，在有外管壁或井壁约束的情况下，内管柱与外管壁或井壁间会产生接触压力，并可能发生螺旋屈曲，严重时会导致管柱失效。文中综述了一些学者的典型接触压力计算式，发现不同计算式间的计算结果差异很大。根据工程应用中的需要，进行了理论推导并首次对该问题作了实验检测，给出了三维光弹性应力冻结法的实验结果，探讨了管柱在屈曲时接触压力分布规律的三个阶段和工程应用的更接近实际的计算公式。在此基础上对前人所发表的不同接触压力表达式进行分析和探讨。为研究管柱屈曲时的受力情况和工程应用提供了理论与实验依据。 展开更多

关键词 管柱螺旋屈曲 接触压力 油管 油井

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允许自由移动的封隔器管柱受力变形计算分析 被引量：6

5

作者 刘琦 蒋建勋 +2 位作者 石庆 郑国述 刘友刚 《断块油气田》 CAS 2007年第1期61-63,共3页

允许自由移动的封隔器管柱是油气井封隔器完井的一种重要类型,油气井内压力和温度变化会导致封隔器管柱受力,从而发生变形。因此,计算自由移动封隔器管柱的变形量是整个管柱受力分析的重要组成部分,也是保证井下作业成败的关键因素。文... 允许自由移动的封隔器管柱是油气井封隔器完井的一种重要类型,油气井内压力和温度变化会导致封隔器管柱受力,从而发生变形。因此,计算自由移动封隔器管柱的变形量是整个管柱受力分析的重要组成部分,也是保证井下作业成败的关键因素。文中对自由移动封隔器管柱进行了受力分析,对管柱的变形量公式进行了推导,并给出了实例进行论证。 展开更多

关键词 自由移动 封隔器 管柱 变形 计算分析

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井内有流体时管柱弯曲临界力分析——封隔器管柱受力分析系统讨论之一 被引量：12

6

作者 李钦道 谢光平 张娟 《钻采工艺》 CAS 2001年第4期44-46,共3页

管柱弯曲临界力是判断井内管柱是否弯曲的重要依据 ,也是解决封隔器管柱受力分析中十分重要但又令人费解的“虚力”问题的关键。

关键词 封隔器 管柱 弯直界面 临界力 受力分析 油气井

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水平井分流压裂管柱设计与力学分析 被引量：7

7

作者 刘巨保 张学鸿 +1 位作者 朱振锐 季海波 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期46-48,共3页

国内对水平井进行分流压裂施工尚属首次，压裂管柱设计及力学分析是压裂施工的关键技术问题之一。水平井压裂管柱在井眼曲率作用下随井身产生初始弯曲，弯曲后的压裂管柱在温度、自重、内外压力和局部集中力的综合作用下再次产生变... 国内对水平井进行分流压裂施工尚属首次，压裂管柱设计及力学分析是压裂施工的关键技术问题之一。水平井压裂管柱在井眼曲率作用下随井身产生初始弯曲，弯曲后的压裂管柱在温度、自重、内外压力和局部集中力的综合作用下再次产生变形，变形后的压裂管柱必将与套管内壁产生接触，这种接触状态随井深和井眼圆周方向随机分布，是一种随机的多向接触摩擦非线性问题。文中将运用“多向接触摩擦间隙元法”对这一问题求解，并结合大庆油田水平井分流压裂管柱工程实例，进行了受力变形计算，给出了不同工作状况下压裂管柱与套管内壁的接触摩擦状态、管柱下端变形、井口载荷以及管柱任一截面处的内力和应力，为压裂管柱的设计和施工提供了可靠的理论依据。经现场试验表明，井口载荷的理论计算值与实测值的相对误差均在１３％以内，完全满足于工程的需要，并在水平井中成功地实施了大型分流压裂作业。 展开更多

关键词 水平井 分相流动 压裂 管柱 受力分析

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管柱在水平井眼中的屈曲分析 被引量：23

8

作者 高国华 李琪 李淑芳 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期123-130,共8页

管柱在水平井眼中的屈曲方程是一个含有小参数的四阶非线性常微分方程。屈曲方程有两个临界点，一个对应于正弦屈曲，另一个对应于螺旋屈曲。本文利用线性化分析方法和小参数摄动分析方法，求得了两个相应的临界屈曲载荷。其结果与他人... 管柱在水平井眼中的屈曲方程是一个含有小参数的四阶非线性常微分方程。屈曲方程有两个临界点，一个对应于正弦屈曲，另一个对应于螺旋屈曲。本文利用线性化分析方法和小参数摄动分析方法，求得了两个相应的临界屈曲载荷。其结果与他人用能量法导出的结果和用实际数据拟合的结果非常吻合。本文还对管柱屈曲后与井壁之间的法向接触力、弯矩及应力等进行了分析。 展开更多

关键词 管柱 水平井 稳定性 微分方程 受力分析

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单封隔器抽油管柱受力变形分析 被引量：13

9

作者 赵晓伟 牛彩云 +2 位作者 朱洪征 李大建 王百 《石油矿场机械》 2011年第12期51-54,共4页

分析了直井中单封隔器抽油管柱在坐封前后的受力、变形状态。提出了一种准确计算封隔器坐封前后管柱变形、封隔器坐封高度及管柱附件位置的方法,对设计工艺管柱结构、现场校核管柱附件深度具有重要意义。

关键词 封隔器 变形 管柱 受力分析

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高温高压深井测试管柱三维力学分析 被引量：6

10

作者 邓雄 梁政 余孝林 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期54-57,共4页

随着钻探工作向深部地层发展 ,高温高压深井越来越多。深井测试是继地震勘探、岩屑录井、取心和电测之后唯一能直接测得地层流体特性和地层参数的方法 ,也是提高勘探、开发经济效益的重要途径。根据高温高压深井测试求产工况下测试管柱... 随着钻探工作向深部地层发展 ,高温高压深井越来越多。深井测试是继地震勘探、岩屑录井、取心和电测之后唯一能直接测得地层流体特性和地层参数的方法 ,也是提高勘探、开发经济效益的重要途径。根据高温高压深井测试求产工况下测试管柱内外流体流动的实际情况和管柱在井中的受力、变形状况 ,建立了测试管柱求产工况的三维力学分析模型 ,采用数值分析方法得到测试管柱载荷、内力及变形等参数沿管柱轴线的变化规律 ,为深井测试管柱的设计和施工参数的确定提供了理论依据。 展开更多

关键词 高温 高压 深井 管信 测试 力学分析 受力分析

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高温高压深井测试管柱力学研究初探 被引量：14

11

作者 梁政 邓雄 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期62-65,共4页

高温高压深井测试管柱的工作力学分析是测试工程设计的关键技术之一。确定测试管柱结构往往要经过多种作业工况。如何控制测试管柱的施工作业参数及其测试管柱内外流体性质、掏空深度以及井口油压、套压等，确保各工况下测试管柱的强度... 高温高压深井测试管柱的工作力学分析是测试工程设计的关键技术之一。确定测试管柱结构往往要经过多种作业工况。如何控制测试管柱的施工作业参数及其测试管柱内外流体性质、掏空深度以及井口油压、套压等，确保各工况下测试管柱的强度及井下封隔器安全，其关键是在设计阶段详细分析高温、高压及高流速下测试管柱的受力、变形及强度，从而确定出各工况下的极限操作参数。文中在简述测试管柱构成及其施工工序的基础上，详细分析了各工况下测试管柱载荷变化规律，给出了管柱变形及强度计算的近似公式，以此确定出测试管柱的极限工作参数，进而指出了高温、高压深井测试管柱力学分析中尚待深入研究的问题和方法。特别指出在流动测试工况下高速气流对管柱的摩擦力、冲击力等对测试管柱变形及强度的影响，以及高速气流与测试管柱的动态耦联振动分析是高温高压深井测试管柱分析的特殊问题，应予以高度重视，以确保测试管柱的安全可靠及测试的成功。 展开更多

关键词 高温 高压 深井 测试 管柱 力学 封隔器 油田

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高压注水管柱受力分析 被引量：26

12

作者 丁鹏 闫相祯 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2005年第6期47-50,共4页

进行高压注水管柱受力分析的目的就是根据注水条件研究注水管柱在不同过程中的各类效应,以及这些 效应对管柱产生的受力和变形规律,从而明确注水管柱的工作状态,保障注水管柱有效合理地工作。较详细地分析了 高压注水管柱在锚定、坐封... 进行高压注水管柱受力分析的目的就是根据注水条件研究注水管柱在不同过程中的各类效应,以及这些 效应对管柱产生的受力和变形规律,从而明确注水管柱的工作状态,保障注水管柱有效合理地工作。较详细地分析了 高压注水管柱在锚定、坐封以及注水3个过程中的受力状态和变形情况,并分析了高压注水管柱在不同过程中受到的 各种效应的影响,推导出注水管柱在不同过程中的应力及变形的计算公式,并给出了算例。 展开更多

关键词 注水管柱 受力分析 管子变形 轴向应力 热应力

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垂直井螺旋弯曲管柱的摩擦和自锁分析 被引量：5

13

作者 张福祥 高国华 +1 位作者 王宇 周晓军 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期83-87,共5页

描述垂直井中螺旋弯曲管柱轴力分布和变形行为的力学方程是一组高阶非线性常微分方程组。求得了这组非线性 方程在对称性条件下的渐近螺线解；分析了摩擦系数对整个管柱上的轴力分布、“中性点”位置、“自锁点”位置以及“自锁 力”等... 描述垂直井中螺旋弯曲管柱轴力分布和变形行为的力学方程是一组高阶非线性常微分方程组。求得了这组非线性 方程在对称性条件下的渐近螺线解；分析了摩擦系数对整个管柱上的轴力分布、“中性点”位置、“自锁点”位置以及“自锁 力”等的影响；导出了“中性点”、“自锁点”以及“自锁力”的计算公式；并绘制出对应不同摩擦系数的轴力分布曲线以及“中 性点”、“自锁点”随端部轴压变化的曲线。本文研究的结果对于高温、高压深井井下作业管柱的合理设计和作业参数的合 理选择等具有较大的实用价值。 展开更多

关键词 油井 摩擦力 变形 垂直井 螺旋弯曲管柱 自锁

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带封隔器的油套合压管柱油管临界排量计算 被引量：2

14

作者 艾池 于法浩 +2 位作者 冯福平 赵恩远 刘玉喜 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期81-85,共5页

为防止油套合压过程中封隔器因承受较大活塞力而发生移位,开展了保证封隔器不发生移位的油管临界排量计算研究。通过管柱受力分析,建立了压裂管柱轴向力计算模型,利用有限元分析软件模拟了封隔器胶筒的锚定力。根据压裂管柱所受轴向力... 为防止油套合压过程中封隔器因承受较大活塞力而发生移位,开展了保证封隔器不发生移位的油管临界排量计算研究。通过管柱受力分析,建立了压裂管柱轴向力计算模型,利用有限元分析软件模拟了封隔器胶筒的锚定力。根据压裂管柱所受轴向力与锚定力的关系建立了保证封隔器不发生移位的油管临界注入排量计算模型。通过计算得出:当地层破裂压力梯度为2.1MPa/100m时,井深2 000.00m处60.3,73.0及88.9mm油管的临界排量分别为0.965,0.810和0.470m3/min;而在井深3 000.00m处,3种尺寸油管的临界排量分别为1.120,0.985和0.680m3/min;临界排量随井深增加而增大,随油管尺寸增大而减小;在选取的地层破裂压力梯度范围内,地层破裂压力梯度为1.8MPa/100m时,88.9mm油管的临界排量最小,为0.46m3/min。研究结果表明,油管排量大于临界排量可有效防止封隔器发生移位,有助于确保油套合压过程中压裂层位和压裂深度的准确性。 展开更多

关键词 油套合压 压裂管柱 受力分析 封隔器 临界排量 地层破裂压力

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纵横弯曲法对变截面钻具组合的受力变形分析 被引量：5

15

作者 苏义脑 张国红 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 1996年第2期1-7,共7页

在纵横弯曲法基本理论的基础上，进一步发展了变截面钻具组合的受力变形分析。在此基础上开发出配套软件系统，对变截面钻具组合的力学特性作了详细的分析，并通过现场数据验证了该理论的正确性。

关键词 水平井 管径 钻具组合 受力分析 钻井

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裸眼跨隔中测管柱力学及允许测试压差分析 被引量：2

16

作者 窦益华 嵇国华 +1 位作者 张福祥 姜学海 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2007年第4期22-24,共3页

由于经典的无限长管柱力学理论不再适用于两端受到封隔器约束的有限长跨隔段管柱,因此,考虑井眼和封隔器的约束,用微元体分析法和能量法对跨隔管柱的弯曲行为重新进行了分析。分析表明,在井眼和封隔器的约束下,跨隔段管柱有三种屈曲构型... 由于经典的无限长管柱力学理论不再适用于两端受到封隔器约束的有限长跨隔段管柱,因此,考虑井眼和封隔器的约束,用微元体分析法和能量法对跨隔管柱的弯曲行为重新进行了分析。分析表明,在井眼和封隔器的约束下,跨隔段管柱有三种屈曲构型:一个半波弯曲、两个半波弯曲和螺旋弯曲。求得了三个弯曲临界载荷,跨距间管柱的挠度、弯矩及弯曲应力计算公式。据此,可以计算跨距间管柱、工具的强度或由跨距间管柱及工具强度所允许的测试压差。 展开更多

关键词 管柱 受力分析 钻柱地层测试 塔里木油田

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水平井管柱空间受力分析及迭代计算 被引量：8

17

作者 眭满仓 孟坤六 张琦 《石油机械》 北大核心 1999年第9期4-7,共4页

在分析水平井管柱空间受力平衡的基础上， 考虑了管柱刚度附加的接触力与曲率半径的三次方成反比以及管柱末端效应对轴向力和法向力的影响， 采用迭代计算方法， 建立了水平井管柱空间受力的三维求解模型。利用这种模型， 对现场一水平... 在分析水平井管柱空间受力平衡的基础上， 考虑了管柱刚度附加的接触力与曲率半径的三次方成反比以及管柱末端效应对轴向力和法向力的影响， 采用迭代计算方法， 建立了水平井管柱空间受力的三维求解模型。利用这种模型， 对现场一水平井的管柱受力特性进行了计算， 结果表明， 迭代计算方法可以简化空间问题， 便于计算机处理数据， 比平面分析方法更为有效， 为合理选用水平井管柱提供了依据。 展开更多

关键词 水平井 管柱 受力分析 计算

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封隔器管柱屈曲变形及约束载荷分析 被引量：9

18

作者 董蓬勃 窦益华 《石油矿场机械》 2007年第10期14-17,共4页

目前的封隔器管柱屈曲分析没有考虑靠近封隔器段非螺旋屈曲段管柱,没有给出非螺旋屈曲段管柱的变形表达式和封隔器对管柱的约束载荷。鉴于此,取管柱微元体进行受力分析,根据平衡条件和小挠度梁屈曲理论,得到了紧靠封隔器段平面屈曲管柱... 目前的封隔器管柱屈曲分析没有考虑靠近封隔器段非螺旋屈曲段管柱,没有给出非螺旋屈曲段管柱的变形表达式和封隔器对管柱的约束载荷。鉴于此,取管柱微元体进行受力分析,根据平衡条件和小挠度梁屈曲理论,得到了紧靠封隔器段平面屈曲管柱及螺旋屈曲管柱的屈曲变形微分方程;根据屈曲变形微分方程,利用边界条件得到了紧靠封隔器的平面屈曲管柱的挠度,推导出了封隔器对管柱的约束力和约束弯矩,可供管柱强度校核及封隔器胶筒设计参考。 展开更多

关键词 封隔器 管柱 屈曲变形 约束载荷 分析

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直井管柱屈曲对轴力传递的影响 被引量：3

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作者 嵇国华 《油气井测试》 2009年第5期11-12,16,共3页

管柱屈曲状态决定着接触反力的大小,从而影响管柱轴力的传递。针对压缩式封隔器坐封过程中管柱受力及变形的特点,应用微元分析法研究管柱屈曲对轴力传递的影响,编制了计算机程序模拟管柱轴力计算。使用计算机程序分析了摩擦系数、油管... 管柱屈曲状态决定着接触反力的大小,从而影响管柱轴力的传递。针对压缩式封隔器坐封过程中管柱受力及变形的特点,应用微元分析法研究管柱屈曲对轴力传递的影响,编制了计算机程序模拟管柱轴力计算。使用计算机程序分析了摩擦系数、油管尺寸、井眼尺寸对管柱轴力传递的影响。 展开更多

关键词 管柱 屈曲 轴力 封隔器 计算机程序

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斜井、定向井及水平井中管柱轴向摩擦阻力分析 被引量：4

20

作者 戴江 李子丰 +2 位作者 于振东 张衍臣 窦益华 《天然气技术》 2008年第3期22-23,共2页

斜井、定向井及水平井轨迹一般包括垂直井段、造斜井段、稳斜井段、水平井段。斜井、定向井及水平井中,管柱通常都是贴在下井壁,因此由井口释放悬重给钻头施加钻压或压缩封隔器胶筒时,管柱和井壁之间将产生摩擦力,从而影响钻压传递。文... 斜井、定向井及水平井轨迹一般包括垂直井段、造斜井段、稳斜井段、水平井段。斜井、定向井及水平井中,管柱通常都是贴在下井壁,因此由井口释放悬重给钻头施加钻压或压缩封隔器胶筒时,管柱和井壁之间将产生摩擦力,从而影响钻压传递。文章考虑轴向摩擦阻力,分析了斜井、定向井及水平井中管柱钻压的传递规律,得出了相应的计算公式,据此可以指导钻压确定、封隔器选择和预留压缩距确定。以该公式计算海拉尔油田巴斜1井相关数据,计算结果与实际情况比较吻合。 展开更多

关键词 斜井 定向井 水平井 管柱 轴向摩擦力 分析

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