完井管柱受力分析.ppt

完井管柱受力分析研究 汇报提纲 一、完井管柱在井内的几种效应分析 二、不同完井方式时完井管柱的受力分析 一、完井管柱在井内的几种效应分析 重力效应 温度效应 鼓胀效应(反鼓胀效应) 活塞效应 弯曲效应 摩阻效应 重力效应 1.完井管柱在空气中的重量:F＇=L?g 2.完井管柱在井内的重力:F=F?－F浮 3.完井管柱在井内因重力而产生的平均轴向拉 F1=F/2 4.完井管柱因轴向拉力而引起的伸长 ΔL1=12FL/（E*AS） 温度效应(一） 基本条件 完井管柱的平均温度发生改变而引起长度或受力的变化，与压力变化无关。 计算方法 热膨胀力的计算 F2= 207As×Δt = 207×As×(t2-t1) 温度效应长度变化的计算 ΔL2 = L×B×Δt 其中，As------油管截面积，in2; Δt------平均温度的变化值, 0F; t2------井内油管的平均温度,0F; t2=(井底温度+井口平均温度)/2; t1------作业现场温度或油管丈量时的气温,0F; L------深度，in; B------热膨胀系数，6.9×10-6 in /in / 0F?; 温度效应(二） 注水井或进行酸化压裂等增产作业时，由于将温度较低的液体注入井内，油管是冷缩状态。所以对于不同的完井方式必须计算出生产、注水（酸）或增产作业时的温度效应，才能保证完井管柱的正确安装。 温度效应在注水（酸）管柱中的应用 ?L=?T?L tubing?C 这里只考虑注(酸)水时温度的影响,不考虑气球效应及自重的影响,且把油管封隔处看作自由端。 ?T=（T井底流动+T井口测量）/2； C——热膨胀系数，6.9?10-6。 鼓胀效应与反鼓胀效应 　 鼓胀效应是油管内压力增加使油管膨胀或变成球形状态，这种趋势将使油管缩短或产生轴向压力。反鼓胀效应是环空压力增加使油管外径变小，这种趋势将油管伸长或产生轴向拉力。鼓胀效应产生的基本条件是油管内或环空中平均压力发生改变而引起长度或轴向力的变化。 计算方法 鼓胀效应产生的轴向力及长度变化计算方法 F3=－0.6×(ΔPiaAi－ΔPoaAo) ΔL3=（-2L*γ）*（（ΔP ia- R2ΔP oa)/(R2-1)) 其中，ΔPia------油管平均压力的变化，Psi； Ai------油管内径面积，in2； ΔPoa------环空平均压力的变化，Psi； Ao------油管外径面积， in2； ΔL3------鼓胀效应长度的变化，in； L------深度，in； γ------泊松比，钢为0.3； E------弹性模量，钢为3×107 Psi； R------油管外径与内径之比。 活塞效应 活塞效应产生的基本条件是由于完井管柱中存在面积差, 当油管或环空压力改变时便产生向上、向下的轴向力或产生油管的上下移动。海上油气井井底通常均下有封隔器，当封隔器坐封后封隔油套环空时，有一个受力面积差，便产生活塞效应的条件。 计算方法 活塞效应产生的力的计算 F4= (Ap-Ai)ΔPi - (Ap -Ao)Δpo 活塞效应产生的长度变化的计算 ΔL4=(-L/EAS)*?（Ap－Ai）Δpi－（Ap－Ao）Δpo ? 其中，F4------活塞效应产生的力，lb；L------深度，in； ΔL4------活塞效应产生的长度变化，in； Ap------封隔器内径的面积，in2； As------油管截面积， in2； Ai------油管内径面积， in2； Ao------油管外径面积， in2； ΔPi------封隔器处油管压力的变化值，Psi； ΔPo------封隔器处环空压力的变化值，Psi； E------弹性模量，钢为3×107， Psi； 弯曲效应 弯曲效应产生的基本条件： 1.油管内压力的改变大于环空，即形成压力弯曲； 2.完井时对底部加压造成底部油管弯曲。 弯曲效应的分类： 1.压力弯曲 2.油管加压弯曲