油气测试管柱力学分析与优化设计软件及应用
北京雅丹-油田专用：单井管柱绘图分析软件简介
单井管杆柱绘图分析软件SGA北京雅丹石油技术开发有限公司丰富的立体工具图库实用的绘图功能模块专业的设计分析功能目录工具图片库效果图设计模块示意图设计模块动画图设计模块管杆柱设计分析模块井筒可视化模块管杆柱井史管理模块单井管杆柱绘图分析软件SGA Well String Graphics Analysis Software《单井管杆柱绘图分析软件》是一套辅助现场技术人员、施工人员和管理人员在进行地层测试、采油、注水、措施等作业的设计、施工总结时，完成完井管杆柱的设计、分析、显示的直观描述的专业绘图和分析软件。
《单井管杆柱绘图分析软件》包括1000多种修井工具和完整的完井高清晰图形，绘制出的井身、管杆柱、地面设施等示意图、效果图，非常形象、直观而逼真。
《单井管杆柱绘图分析软件》将管杆柱绘图和工程设计分析两大功能融合在一起，使用户能从专业角度进行管杆柱绘图和设计，并在此基础上对管杆柱设计结果进行工程力学计算，进行安全强度校核和工况分析工作。
《单井管杆柱绘图分析软件》使用户可以利用现代办公条件，最大限度地提高施工设计、作业、总结的效率和质量。
工具图片库SGA_TPGTools Photo Gallery拥有上千种井身、地面设施及施工工具的立体图片，完全满足现场需求，而且图片库可自定义添加或在线升级。
工具图片库分为标准图库，自定义图库和共享图库。
标准图库：包括井下工具库、修井工具图片库、地面分离器图库和测试工具图库等。
自定义图库：用户可将自用的常用图片添加到自定义图片库进行集中管理和使用。
共享图库：网络版本软件用户可以将工具图片透过局域网络进行共享应用。
用户可以对工具库与图片库进行有效管理，保证用户可以手动进行图库工具库内容的添加、删除、修改、重命名以及图片工具的重新分类等，实现对工具库和图片库的完全管理。
效果图设计模块SGA_DDDrawings Design Module利用设备实物图片来绘制包括直井、斜井、水平井和多分支井等各种井型的单井管杆柱井身形态，注重逼近真实的视觉效果。
ceaserii节点字号
ceaserii节点字号Caesar II是一款流体力学软件，广泛应用于石油、石化、化工、电力、制药等行业中的管道系统分析和设计。
它可以模拟管道系统在各种工况下的受力、应力、挠度等参数，帮助工程师进行结构优化和安全评估。
本文将介绍Caesar II的功能特点、应用领域以及操作流程。
一、Caesar II的功能特点Caesar II具有以下几个功能特点：1. 管道系统建模：Caesar II可以快速、准确地建立管道系统的几何模型，支持各种材料和管径的组合，并能够自动生成管道支架、法兰等部件。
2. 载荷分析：Caesar II可以根据系统工况和设计要求，对管道系统进行静力分析、动力分析和地震分析等，计算得出系统的受力、应力和挠度等参数。
3. 强度评估：Caesar II可以根据设计标准和材料力学性能，对管道系统的强度进行评估，判断系统是否满足设计要求，并给出相应的安全系数。
4. 系统优化：Caesar II可以通过改变支架位置、管径选择等方式，对管道系统进行优化设计，减少系统的应力和挠度，提高系统的稳定性和安全性。
二、Caesar II的应用领域Caesar II广泛应用于以下几个领域：1. 石油石化行业：Caesar II可以对炼油厂、化工厂等管道系统进行分析和设计，确保系统在高温、高压等恶劣工况下的安全运行。
2. 电力行业：Caesar II可以对火力发电厂、核电厂等管道系统进行分析和设计，确保系统在高温、高压、高辐射等特殊环境下的安全运行。
3. 制药行业：Caesar II可以对制药厂的管道系统进行分析和设计，确保系统在各种工艺条件下的稳定运行，避免对产品质量的影响。
4. 化工行业：Caesar II可以对化工厂的管道系统进行分析和设计，确保系统在各种腐蚀、高温、高压等恶劣环境下的安全运行。
三、Caesar II的操作流程使用Caesar II进行管道系统分析和设计的一般操作流程如下：1. 建立模型：首先，根据实际情况，使用Caesar II建立管道系统的几何模型，包括管道、法兰、支架等部件，并设置相应的材料和管径。
油气井杆管柱力学及应用-2007
国内：
1. 苏义脑 2. 高德利 3. 赵国珍 4. 龚伟安 5. 赵怀文 6. 施太和 7. 韩志勇 8. 董世民 9. 李子丰 10. ……
油气井杆管柱
• • • • • 钻杆 钻铤 套管 油管 抽油杆
油气井杆管柱的材料
代号 D-55 E-75 X-95 G-105 S-135 AISI4145 屈服应力 (lb/in2) 55000 75000 95000 105000 135000 65000 断裂应力 (lb/in2) 95000 100000 105000 115000 145000 100000 钻铤 用途 钻杆
4 5 6
动力 导向 导向
大钻压 设计 设计
防斜、降斜原理： ①静力型。靠钻头与地层的相互作用的综合结果。 包含地层各向异性、钻头各向异性、钻压、钻头的侧压 力、钻头转角等因素的影响。 ②动力型。动力型与静力型的不同之处是，在侧向 破岩过程中，利用了动力和非线性破岩特性。
侧 向 钻 速
底面工 作区
2研究现状1导致钻柱振动的主要原因1目的意义2研究现状钻头牙齿周期吃入岩石和牙轮的转动是导致钻柱纵向和扭转振动的主要原因和旋转钻进使用弯接头偏重钻铤等造成正向公转是产生横向振动的主要原因2钻柱振动理论分析方法有限元法加权余量法差分法经典微分方程法微分方程法纵向振动扭转振动横向振动经典微分方程3理论研究现状目前仅解决了纵向振动和扭转振动的频率响应
侧面工 作区
侧压力
序号 静力降斜力 动力侧向力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Fd＞0 Fd＞0 Fd＞0 Fd＞0 Fd＞0 Fd＞0 Fd=0 Fd ＜ 0 Fd ＜ 0 Fd ＜ 0 Fd ＜ 0 Fd ＜ 0 Fd ＜ 0 0 0 0 Asinω Asinω Asinω Asinω 0 0 0 Asinω Asinω Asinω
井下管柱受力分析设计软件的研制及应用
44C HINAPE T ROLE UMANDCHEM ICALINDUSTRY中国石油和化工45C HINAPE T ROLE UMANDCHEM ICALINDUSTRY 中国石油和化工作业工况的管柱摩阻系数反演计算等。
２．３ 管柱组合设计考虑了三维井眼轨迹下的井下管柱与套管的摩擦力、弯曲所产生的附加力、管内流体与管相对运动时产生的摩阻力以及振动载荷等［３］。
通过在空间上对管柱进行受力分析，建立了计算任意井眼中管柱轴向载荷的通用模型，可以用来设计任意井眼轨迹井中的生产与作业管柱，分别采用了等安全系数和等应力范围比两种设计方法。
本模块的目的在于事前防止井下故障的发生。
充分考虑井下管柱各种受力情况，考虑完井、井下作业或修井可行性，设计安全的管柱组合，保证井下作业的安全，避免管柱发生强度破坏而造成井下复杂事故。
２．４ 管柱校核对油田提出的管柱组合方案进行校核。
软件基于三维井眼轨迹，同样考虑了管柱与套管的摩擦力、弯曲所产生的附加力、管内流体与管相对运动时产生的摩阻力以及振动载荷等。
分上提、下放、注入、采出四种工况对管柱进行校核，通过求出管柱危险点的安全系数，来判断管柱是否安全。
２．５ 封隔器管柱系统计算封隔器管柱系统在井下工作时，温度和压力的变化，往往会引起系统的受力和管柱长度发生改变［４］，导致封隔器过早解封、错封或窜封，乃至无法起出封隔器及其他更为严重的恶性故障。
（１）软件能够准确计算在完井和作业过程中油管和环空内的温度变化和压力变化；（２）准确计算油管由于压力和温度的变化引起的油管柱长度的变化（包括活塞效应，温度效应，膨胀效应，螺弯效应）以及所产生的附加应力；（３）封隔器在实际使用中，为了使封隔器避开套管接箍并达到工艺设计要求，准确确定封隔器坐封位置显得尤为重要，软件可以准确确定封隔器坐封位置；（４）初始油管压缩量计算，是封隔器管柱受力分析计算的重要参数，它不仅能够对封隔器坐封时现场施工提供指导，而且还是后续施工或完井过程中计算管柱的受力和变形的基础；（５）对于自由移动封隔器管柱受力分析要解决的问题主要有：确定密封段的最小长度，以保证管柱下端的插管密封段在上下移动过程中不能移出密封腔；校核管柱能否出现永久性螺旋弯曲或因张力过大而损坏的情况；（６）对于不可移动封隔器确定封隔器对油管的作用力；校核管柱能否出现永久性螺旋弯曲或因张力过大而损坏的情况；（７）求出中和点的位置，提示中和点是在管内还是在管外；（８）求出在压力和温度变化后封隔器对油管的作用力，进而求出管柱危险点（包括井口）的拉力，计算出管柱危险点的安全系数，校核封隔器管柱的安全性。
ANSYSCFD软件介绍——石油天然气管道局
ANSYSCFD软件介绍——石油天然气管道局ANSYS CFD是一种基于数值计算的工程仿真软件，能够对流体的流动、传热、传质等现象进行模拟和分析。
它利用Navier-Stokes方程和其它相关数学模型，通过离散化将连续的物理过程转化为离散的计算问题，然后利用高性能计算机进行求解。
ANSYS CFD软件提供了强大的建模和仿真工具，能够精确地模拟和分析各种复杂的流体流动问题，包括内部流动、外部流动、湍流、多相流、传热等现象。
1.强大的前后处理功能：ANSYSCFD软件提供了丰富的建模和网格生成工具，用户可以方便地创建各种复杂的几何模型，并自动生成适应性网格。
此外，软件还提供了直观的后处理工具，可以用于可视化仿真结果、生成报告以及进行参数优化。
2.多物理场的耦合分析：ANSYSCFD软件支持多个物理场之间的耦合分析，可以模拟和分析流体流动、传热、传质等多种现象的相互作用。
例如，在石油天然气管道局中，可以通过ANSYSCFD软件模拟管道中的气体流动、石油液体混合物的流动以及换热过程，以评估管道的安全性和性能。
3.多种物理模型和数值方法：ANSYSCFD软件提供了多种物理模型和数值方法，可根据具体问题选择合适的模型和方法。
例如，对于湍流流动，可以选择k-ε模型、RNGk-ε模型、SSTk-ω模型等，并使用合适的离散化方法求解。
4.丰富的边界条件：ANSYSCFD软件支持多种边界条件的设定，包括壁面摩擦、入口边界条件、出口边界条件等。
用户可以根据实际情况设置合适的边界条件，以准确模拟并预测流体流动的行为。
5.可扩展性和并行计算：ANSYSCFD软件利用并行计算技术，可以充分利用多核处理器和集群计算机的性能，提高计算效率和准确性。
软件还提供了可扩展的模型库和算法，可以模拟各种复杂流动问题。
在石油天然气管道局中，ANSYSCFD软件可以应用于多个方面，例如：1.管道设计和优化：通过ANSYSCFD软件的模拟和分析功能，可以评估不同管道几何形状、流体输送方案对流量、压力损失、换热效率等参数的影响，从而优化管道设计。
大庆油田高温深井试气井下管柱力学分析及应用
2 试气井下管柱力学分析
从工程应用角度来说 , 井下管柱力学分析的目的 就是计算管柱在坐封、射孔、压裂、开关井等试气过 程中的载荷、应力和变形 , 以此来了解管柱及封隔器 在井下的状态和安全性, 指导管柱设计和施工参数的 选择。对试气管柱来说, 在常规的载荷、变形、应力 分析之前, 最基础的工作是管柱轴向 ∃ 屈曲 % 分析, 因为只有搞清管柱在井下是处于直立状态还是弯曲状 态 , 才能采用相应的结构分 析方法对其进行 力学分 析。因此, 先简要介绍试气井下管柱临界载荷分析方 法 , 再介绍载荷、变形、应力的分析。
首先用结构屈曲分析手段研究了井下管柱的屈曲 行为, 找到了井下管柱正弦弯曲、螺旋弯曲及自锁临 界载荷、找到了弯曲管柱与井壁之间的接触正压力、 摩擦力的分析方法与简化公式。其基本思路是 : 先用 微元体分析法和静力平衡方程、小挠度梁弯曲理论建 立井下管柱屈曲变形微分方程 d F e ( z) - 2E I d 3 + dz dz 待定积分常数 = 0
3 2
EI
d + dz ( 1)
其中 矩;
E # # # 管 材弹性模 量; I # # # 管柱横 截面惯 性 # # # 弯曲管柱离开平衡位置的角度 ; z # # # 井深
坐标; F e ( z ) # # # 管柱在井深处所受的等效轴力。 然后, 应用非线性微分方程理论分析方程 ( 1 ), 由此了解管柱在井下的屈曲行为, 得到正弦弯曲临界 载荷 F z crs、螺旋弯 曲临界载荷 F zcrh 及自锁临界 载荷 F zcrk的计算公式。对于直井 , 其表达式为 F zcrs = 3 30m q e - ( p i A i - p 0A 0 ) F zcrh = 5 82 m q e - (p iA i - p 0A 0 ) EIq e - ( p i A i - p 0A 0 ) c
复杂油气井管柱优化设计与安全评价系列标准及应用(一)
复杂油气井管柱优化设计与安全评价系列标准及应用
(一)
复杂油气井管柱优化设计与安全评价系列标准及应用
1. 概述
复杂油气井的管柱设计是油气钻井中重要的一环，其优化设计和安全评价对保障井下作业的顺利进行具有重要意义。
本文将介绍复杂油气井管柱优化设计与安全评价的相关标准及应用。
2. 标准一：XXXXX
•详细解释标准一的内容与应用
•列举标准一的几个关键要点
•说明标准一在复杂油气井管柱优化设计中的重要性
3. 标准二：XXXXX
•详细解释标准二的内容与应用
•列举标准二的几个关键要点
•说明标准二在复杂油气井管柱优化设计中的重要性
4. 标准三：XXXXX
•详细解释标准三的内容与应用
•列举标准三的几个关键要点
•说明标准三在复杂油气井管柱优化设计中的重要性
5. 应用案例一：XXXXX
•简要介绍应用案例一的背景与目的
•说明该案例采用了哪些复杂油气井管柱优化设计标准
•分析案例结果，讲解优化设计对井下作业的影响
6. 应用案例二：XXXXX
•简要介绍应用案例二的背景与目的
•说明该案例采用了哪些复杂油气井管柱优化设计标准
•分析案例结果，讲解优化设计对井下作业的影响
7. 结论
本文详细介绍了复杂油气井管柱优化设计与安全评价系列标准及应用。
通过遵守相关标准，在复杂油气井的设计中能够提高井下作业的效率，并确保作业的安全性。
希望本文对该领域的相关研究和实践工作有所帮助。
油气测试管柱力学分析与优化设计软件及应用
油气测试管柱力学分析与优化设计软件及应用作者：金玉堂李云超王涛来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2016年第04期摘要：在对油井进行测试的时候，特别是在对高压气井、水平井、超深井等进行测试的时候，因为测试关注在管内外压力、轴向力、扭矩、弯矩、温度等因素的作用下，其都可能会出现较为复杂的应力和形变，甚至很多时候可能会出现管柱断脱等情况发生，基于此，需要做好油气测试管柱力学分析和优化的设计软件，本研究针对于此主要分析油气测试管柱力学分析与优化设计软件的应用，希望所得结果可以为相关领域提供有价值的参考。
关键词：油气测试；管柱力学分析；优化设计软件中图分类号： TE2 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-143-20 引言在进行油井测试的时候，特别是对于高压气井、超深井等进行测试的时候，进行测试的测试管柱可能会因为各种外力作用的原因发生形变，出现各种复杂的应力和应变，严重的时候可能会导致管柱出现断脱和屈服破坏。
所以为了更好地进行现场作业，对油气测试管柱力学进行分析和优化，并做好设计软件的指导和设计工作，以此来进行施工指导，能够在很大程度上确保油气测试的正常进行。
1 油气测试管柱力学分析软件的相关情况分析1.1 油气测试管柱力学分析软件的介绍油气测试管柱力学分析软件需要在对油气进行调查测试作业过程中，对其所存在的力学和强度问题进行研究，要确定所要解决的问题，并根据作业过程对数学模型进行建立，做好软件的开发环境，布置好项目管理并将数据输入其中，然后进行力学分析模块的编写工作，并做好辅助模块的编写工作，最后进入试用阶段[1]。
油气测试关注力学分析软件能够对油气测试管柱在起下过程中，油管的拉力和扭矩进行分析，并分析测试过程中的油管力学，它能够对井下的受力状况进行分析，优化设计油气测试管柱。
分析这款软件的设计开发环境，这款软件的运行系统主要为中文的windowsXP+office2003以上的系统，如果系统的配置比这个系统较低，那么软件可能不能安装，而软件的开发语言Visual Basic和TeeChart。
压裂管柱力学分析及优化设计软件
压裂管柱力学分析模块
压裂管柱轴向力分析
二
软件功能简介
软件主要功能模块 1：油气井基本数据输入模块 2：压裂管串设计模块 3：压裂管柱力学分析模块 4：压裂管柱强度校核模块 5：压裂管柱稳定性分析模块 6：压裂管柱变形分析模块
压裂管柱强度校核模块
对已设计好的压裂管串方案进行强度校 核。软件利用力学计算模块的计算结果结 合压裂管柱各部分的安全性要求，可以对 （1）下放、（2）上提、（3）座封、（4） 解封、（5）压裂、（6）停压等工况下的 测试管柱进行强度校核。
由于压力作用在管柱的内外壁面上引起。
1 2 2 2 is R 2 is 3 i R o L L 2 E E R 1 2
2
μ：材料泊松化，钢μ＝0.3； Δρi ：油管中流体密度的变化； Δρo ：环形空间流体密度的变化； R：油管外径与内径的比值； δ：流动引起的单位长度上的压力降，假定δ＝C，当向下流动时 为正，当没有流动时，δ＝0； ΔPis：井口处油压的变化； ΔPos：井口处套压的变化；
一、 技术背景简介 二、 软件功能简介 三、 软件理论简介 四、 现场应用实例
二
软件功能简介
软件主要功能模块 1：油气井基本数据输入模块 2：压裂管串设计模块 3：压裂管柱力学分析模块 4：压裂管柱强度校核模块 5：压裂管柱稳定性分析模块 6：压裂管柱变形分析模块
油气井基本数据输入模块
该模块只需输入井眼各测点的基本参数：测深、 井斜角、方位角； 采用八种不同的数学方法：正切法、平均角法、 平衡正切法、曲率半径法、最小曲率法、弦步法、 自然参数法、空间圆弧法对井眼进行描述，能分别 求出井眼曲率、北向位移、东向位移、垂深和水平 位移，绘制井身三维轨迹图等，并为后面的力学、 变形计算提供基础数据。
管柱力学分析测试报告
井下管柱力学分析及优化设计软件测试报告2007年12月井下管柱力学分析及优化设计软件测试报告目录1前言 (1)2软件介绍 (1)2.1模型选择 (1)2.2核心功能介绍 (1)3测试内容 (2)3.1软件功能测试 (2)3.2软件用户界面正确性测试 (2)3.3软件计算模块测试 (2)3.4测试环境 (2)3.5测试准备 (2)3.6测试人员 (3)3.7测试步骤 (3)3.8测试实例 (3)B702井现场测试...................... 错误！未定义书签。
4. 测试结论 (16)引进软件测试评价与应用安排责任书软件名称：井下管柱力学分析及优化设计软件软件用途：钻井、完井、采油、措施作业井下管柱的力学分析、设计以及校核软件主要模块清单：7个子系统：生产敏感性分析模块、管柱组合设计模块、管柱变形分析、管柱摩阻扭矩分析、井眼轨迹图、管柱数据库。
主要功能简述：1）计算井眼轨迹：采用了精确地自然曲线和螺旋曲线模型计算井眼轨迹：2）计算不同管柱点轴向拉力、侧向力与扭矩：对不同工况下（正常生产、酸化压裂、起钻、下钻、坐封、解封等）的井下管柱力学特性进行分析，计算管柱点轴向拉力、侧向力与扭矩；3）计算带封隔器管柱的伸长量：根据管柱力学理论，综合考虑虎克效应、螺旋弯曲效应、活塞效应和温度效应的影响，根据井下管柱与封隔器之间存在的不同关系（自由移动、有限移动、不能移动），计算相应的管柱的伸长量和综合应力等，从而判断封隔器是否解封失效等。
4）管柱设计及校核：即计算不同管柱组合（直径、钢级、壁厚、长度等）受力的（轴向拉力、侧向力）及稳定性与安全系数，从而优选出合理的管柱设计方案；5）计算井口动态载荷，包括钩载和转盘扭矩；6）计算摩擦系数，包括套管段与裸眼段；7）生成图、文、表并茂的分析报告，报告输出Word和EXCEL格式文档应用单位：石油工程所测试单位：北京雅丹石油技术开发有限公司测试安排：测试时间：2007年11月14日～11月17日测试环境：P4；Windows XP操作系统；IE6.0测试人员：工程所：王丽荣、张传新、刘丛平、承宁、李桂霞、赵克勇、吴勇测试结果：该软件在Windows XP操作系统上运行正常。
油气井杆管柱力学课件
05
油气井杆管柱的应用 实例
油气井杆管柱在石油工程中的应用实例
1 2 3
石油开采
油气井杆管柱在石油开采过程中起到关键作用， 用于支撑井壁、传递扭矩和压力，确保石油顺利 开采。
钻井工程
油气井杆管柱作为钻杆的重要组成部分，用于输 送钻井液、传递钻压和扭矩，同时起到保护钻头 和井壁稳定的作用。
油气分离
材料检测与评估
对杆管柱的材料进行检测和评估，以确保其质量和可靠性。
油气井杆管柱的工艺优化设计
工艺流程优化
01
对杆管柱的制造工艺流程进行优化，以提高生产效率和降低成
本。
工艺参数优化
02
对杆管柱的制造工艺参数进行优化，以提高其质量和性能。
工艺质量控制
03
建立完善的工艺质量控制体系，以确保杆管柱的质量和可靠性
油气井杆管柱的强度分析
材料强度分析
研究杆管柱材料的强度特性，如抗拉、抗压、抗弯等。
结构强度分析
研究杆管柱结构的强度特性，如连接处、弯曲处等。
03
油气井杆管柱的稳定 性分析
油气井杆管柱的静态稳定性分析
静态稳定性分析
研究杆管柱在静止状态下的稳定 性，分析其受到的静力平衡状态 ，以及在各种外力作用下的稳定
有限元分析
利用有限元分析方法，对杆管柱的结构进行仿真 分析，以评估其力学性能和优化设计方案。
参数化设计
采用参数化设计方法，对杆管柱的结构参数进行 优化，以实现最优的结构设计。
油气井杆管柱的材料优化设计
材料选择
根据油气井的工况和要求，选择合适的材料，以提高杆管柱的力 学性能和使用寿命。
井下管柱力学分析及优化设计
井下管柱力学分析及优化设计一、本文概述随着石油工业的发展，井下管柱作为石油开采过程中的关键组成部分，其力学性能及优化设计日益受到业界的广泛关注。
本文旨在全面探讨井下管柱的力学特性，以及针对其在实际工作环境中的受力情况进行详细分析，从而提出有效的优化设计策略。
通过对井下管柱的力学分析，可以深入理解其在石油开采过程中的行为规律，预测潜在的安全风险，并为提高管柱的承载能力和延长使用寿命提供理论支持。
优化设计的提出将有助于降低开采成本，提高石油开采效率，为石油工业的可持续发展做出贡献。
本文的研究不仅具有重要的理论价值，而且具有广泛的应用前景。
二、井下管柱力学基础在石油、天然气等地下资源开采过程中，井下管柱作为重要的设备之一，其力学特性对于确保开采过程的安全和效率具有决定性的影响。
因此，深入理解和掌握井下管柱的力学基础，是优化设计井下管柱结构、提高开采效果的前提。
井下管柱的力学行为主要受到轴向力、弯曲力、剪切力以及压力等多种力的影响。
这些力主要来源于地层应力、流体压力、温度变化、管柱自身的重量以及操作过程中的外力。
其中，轴向力主要由管柱自身的重量和地层应力引起，弯曲力则是由地层弯曲和管柱自身的挠曲造成，剪切力则可能由流体流动、温度变化等因素产生。
在力学分析中，我们通常采用弹性力学、塑性力学以及断裂力学等理论工具，对井下管柱在各种力作用下的行为进行深入的研究。
例如，通过弹性力学，我们可以分析管柱在弹性范围内的应力、应变分布，以及管柱的变形情况；而塑性力学则可以帮助我们理解管柱在塑性变形阶段的力学行为，以及管柱的承载能力；断裂力学则可以揭示管柱在断裂过程中的力学规律，为预防管柱断裂提供理论依据。
井下管柱的力学行为还受到流体压力的影响。
在开采过程中，地层流体（如石油、天然气、水等）的压力会对管柱产生压力作用，从而影响管柱的力学行为。
因此，在力学分析中，我们还需要考虑流体压力对管柱的影响，以及管柱与流体的相互作用。
油气水井管杆柱受力分析优化设计软件StrPAD的功能设计
＝
．
３ Ｅ Ｉ Ｋ
（ ３ ． ２ ）
式中： ： 管 柱 横 截 面 的惯 性 矩 ； Ｅ： 为 钢 材 的 弹性 模
单相流计算方法： Ｗｅ ｙ ｍｏ ｕ ｔ ｈ （ ｆ ｏ ｒ ｇ ａ ｓ ） 、 Ａ Ｇ Ａ（ ｆ ｏ ｒ ｇ ａ ｓ ） 、
Ｐ ａ ｎ ｈ ａ ｎ ｄ ｌ ｅ ＆‘ Ｂ’ （ ｆ ｏ ｒ ｇ ａ ｓ ） 、 Ｈａ ｚ ｅ ｎ － Ｗｉ ｌ ｌ ｉ ａ ｍｓ（ ｆ ｏ ｒ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ
代 表 的 曲线 假设 ， 大行其道 。 考 虑 到 各 个 油 田对 井 眼轨
迹精度要求不一样 ， 对 轨迹 的计算方法各抒 己见 ， 本软
件 将 各种 计算 方 法 罗列其 中， 可供 用户 自 行选择。
水泥 外缘 至地 层为非 稳态导 热。 软件 根据 不 同工艺 类型 的
管柱 对 传热 系数分 别取值 ， 也可采 取直 接 输入 总传 热系 数
ｓ １“
Ｊ
ｓ１ｎ
式 中 ： ： 测 段 平 均 井 斜 角 ， ＝ （ ｌ ＋ ） ／ ２ ， 。 ：
：
软件充分考虑管柱复杂工况下流体的流动规律 ， 采用
目 前 行业标 准 的单相 流 或多相 流动 相 关式分析 ， 可 以模 拟
管段长度， ｍ ； ｑ ： 单元微段在液体中的浮重， Ｎ ／ ｍ ； Ｆ ：
２ ）管柱 绘 图
根据 油 田给 出的管 串数 据 ， 通 过油 管与工具 的配套 筛 选将 管 柱从 井 口到井底 的顺序 绘 制成 图 ， 绘 图方 法 ： 数 据
表白动成图、 新建工艺设计图、 工艺模版成图。
（ ３ ）管柱 力 学分 析
试论长输油气管道强度与优化设计软件
试论长输油气管道强度与优化设计软件刘燕宁(中油辽河工程有限公司， 辽宁 盘锦 124010)摘要：近年来，在社会经济不断发展的推动下，我国的工业化进程也在不断加快，而工业发展离不开能源，尤其是石油和天然气能源。
在此背景下，给油气管道行业也带来了新的发展机遇。
管道运输是目前我国的主要油气运输方式，随着油气运输量的不断提升，如今我国正在大力建设长输油气管道，为此人们研发出了长输油气管道强度与优化设计软件，专门用于对长输油气管道进行常规设计、固定墩设计、隧道内管道设计以及稳定性分析、抗震设计、穿跨越设计等。
本文主要对该长输油气管道强度与优化设计软件进行了介绍。
关键词：长输油气管道；强度；优化设计；软件近年来，随着我国油气运输量的日益提升，我国的油气管道建设规模正在不断扩大、建设总长度正在不断增加，但同时也大大增加了管道工程建设难度。
为此，需要采用专业的软件来辅助管道的设计和建设。
本文主要介绍了由中国石油大学所研发的一种长输油气管道强度与优化设计软件，仅供参考。
1 长输油气管道强度与优化设计软件的结构模块该长输油气管道强度与优化设计软采用的是模块化结构设计，软件中各个模块间尽可能实现独立，从而方便操作、修改及功能扩充。
具体来说，其主要包含9大模块，分别是：管道常规设计模块(又包括管道壁厚设计模块、过渡段长度和弯头应力校核模块、管道应力校核模块、纵向弯头应力和位移计算模块、水平弯头应力和位移计算模块、管道弹性弯曲加载设计模块、管道断裂分析模块等子模块)、固定墩设计模块(又包括固定墩推力计算模块、固定墩抗滑移和抗倾覆验算模块、固定锚管道应力和位移分析模块等子模块)、隧道内管道设计模块(又包括隧道内管道稳定性分析模块、隧道内管道应力分析模块等子模块)、稳定性分析模块(又包括管道径向稳定性分析模块、弯曲管段稳定性分析模块、管道拱起稳定性分析模块、土对管道位移的阻力分析模块等子模块)、抗震设计模块(又包括管道抗震强度校核模块、活动断层管道抗震校核模块、管道土层液化判别标准模块等子模块)、穿跨越设计模块(又包括管道跨度计算模块、穿越设计计算模块、穿越管道应力校核模块等子模块)、管道钢材数据库(主要建立了管道材料数据库，收录了各种管道钢材料的强度、延伸率、截面收缩率及冲击功等相关参数)、窗口(又包括全部最小化、层叠窗口、平铺窗口、排列图标、关闭全部窗口等子模块)、帮助(又包括目录、索引、软件说明等子模块)。
油气井杆管柱动力学基本方程及应用
文章编号:025322697(1999)0320087290油气井杆管柱动力学基本方程及应用Ο李子丰Ξ李敬元 马兴瑞 黄文虎(中国地质大学) (中国空间技术研究院) (哈尔滨工业大学)摘要:随着油气田开发的需要,自本世纪50年代以来,针对油气井杆管柱力学的某些特殊问题已进行了较广泛、较深入的研究,但所有的研究工作都是基于某项特殊需要而进行的,未形成统一的理论。
文中通过对油气井杆管柱进行力学和运动分析,建立了用于对油气井杆管柱进行各种力学分析的几何方程、运动平衡方程和本构方程,介绍了在油气井杆管柱的拉力和扭矩计算、下部钻具力学分析、油气井杆管柱的稳定性、有杆泵抽油系统井下工况诊断与预测、钻柱振动和热采井管柱力学分析中的应用。
主题词:钻柱;套管;油管;抽油杆;钻具;受力分析;偏微分方程1 前 言杆管柱是油气钻采工程中最重要的下井工具。
油气井杆管柱在充满流体的狭长井筒内工作,在各种力的作用下,处于十分复杂的受力、变形和运动状态。
对油气井杆管柱进行系统全面、准确的力学分析,可以达到如下目的:(1)快速、准确、经济地控制油气井的井眼轨道;(2)准确地校核各种杆管柱的强度,优化杆管柱设计;(3)优化油气井井身结构;(4)及时、准确地诊断、发现和正确处理各类井下问题;(5)优选钻采设备和工作参数。
自本世纪50年代以来,针对油气井杆管柱的某些特殊问题已进行了较广泛、较深入的研究,发表了数以百计的学术论文。
特别是“七五”和“八五”期间国家组织的对定向丛式井和水平井的科技攻关,使我国的油气井杆管柱力学研究水平大大提高。
但所有的研究工作都是基于某项特殊需要而进行的,未形成统一的理论,对某些问题如动力问题和几何非线性问题研究较少,为此需要对杆管柱动力学问题进行系统的研究,建立统一的理论。
本文通过对油气井杆管柱进行力学和运动分析,建立了用于对油气井杆管柱进行各种力学分析的几何方程、运动平衡方程和本构方程。
最后,简要介绍了这些基本方程在石油钻采工程中的应用。
油气水井管杆柱受力分析优化设计软件StrPAD的功能设计
油气水井管杆柱受力分析优化设计软件StrPAD的功能设计蒋敏;檀朝东;孙聪聪;李静嘉;王淑华
【期刊名称】《中国石油和化工》
【年(卷),期】2015(0)9
【摘要】油气水井管杆柱受力分析优化设计软件(以下简称StrPAD)是一款集油气水井三维井眼轨迹描述、管柱结构图绘制、井筒温度压力场计算、管柱各种复杂工况下力学分析以及工具通过能力计算、管柱安全分析与校核等为一体的综合分析模拟软件,软件各个模块具有很强的可操作性,能够满足客户的多种需求.本文通过总结国内外各种管柱力学分析软件的优缺点,立足于油田现场的业务需求,全面阐述StrPAD应具备的功能,从三维井眼轨迹描述、工艺管柱设计与绘制、管柱力学分析、管柱安全分析与校核四个方面进行软件的功能设计.
【总页数】3页(P65-67)
【作者】蒋敏;檀朝东;孙聪聪;李静嘉;王淑华
【作者单位】中国石油大学,北京昌平,102249;中国石油大学,北京昌平,102249;中
国石油大学,北京昌平,102249;北京雅丹石油技术开发有限公司,北京昌平,102200;
北京雅丹石油技术开发有限公司,北京昌平,102200
【正文语种】中文
【相关文献】
1.利用StrPAD软件进行插管封隔器压裂管柱受力分析及校核
2.油气井生产系统一体化分析设计软件WellPAD的功能设计
3.油气田场站工况采集控制优化系统
iPESS功能设计研究4.试论长输油气管道强度与优化设计软件5.油气水井问题诊断和预测系统研究及应用——以新疆油田油气水井分析为例
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石油工程管柱力学课程设计
石油工程管柱力学课程设计1. 管柱力学基础管柱力学是石油工程中不可或缺的一部分，它主要研究油井钻探和完井过程中涉及到的钻杆、液压缸、连接器、钻头等部件在承受外力作用时的应力、变形及破坏规律。
针对不同的井口工艺和操作要求，可以通过合理的管柱设计，来保障井口操作的顺利进行。
在管柱设计中，需要关注的主要参数有钢管壁厚、钢管外径、管长、管材质量等。
此外，还需对井底温度、井深、地层的物理力学性质等因素进行综合分析，以确保管柱的安全性与可靠性。
通常情况下，管柱的强度应该比作用力的强度要大，以保证管柱在工作时不会被破坏。
2. 管柱力学的综合应用在实际油田开发过程中，除了对单根管柱的分析研究之外，还需要考虑不同管柱连接方式之间的协调性和共同作用效果。
常见的管柱连接方式包括非扭转型（NC）与扭转型（TC）两种，其中扭转型联接更适用于坚硬的井下环境中。
另外，在深井钻探中，气阻效应也会对管柱的使用产生影响。
漏失控制也是需要关注的一个因素。
管柱在钻探过程中可能会出现事故，比如突发涌流和炸孔等，都会影响到工程的稳定进行。
因此，在管柱设计中，也需要考虑在控制漏失的前提下如何维持作业效率。
3. 钻杆选择与设计钻杆是立管钻井过程中的核心设备之一，它对钻井效率和作业质量的影响极大。
在钻杆的选择中，需要考虑地质条件、钻井设备的特点、工程目标等因素。
杆子的外形和长度、螺旋方向、杆组与组间的连接方式都是重要影响因素。
另外，钻杆的设计需要考虑其材料与热翘曲特性，以保证钻杆在挖掘过程中的稳定性和安全性。
钢管的选择也需要根据不同条件考虑，比如高强度钢、高温钢和非钢材等。
4. 工程实践在石油工程实践中，钻井作业中的管柱安全性与可靠性，是每个现场掘进工程师都需关注的重点问题。
从杆组的选择和设计到现场杆组的测量和监控，都需要严格遵守工艺标准，保证现场工作的顺利进行。
结合工程实际案例，设计出合理的管柱方案是至关重要的。
通过对工程数据的综合分析和应用管柱力学理论，可以更好地掌握现场钻掘过程中的动态变化，从而及时调整管柱设计和作业流程，保障钻掘作业的顺利进行。
管柱力学分析软件在长水平段水平井通洗井中的应用
管柱力学分析软件在长水平段水平井通洗井中的应用发布时间：2022-08-14T05:35:43.786Z 来源：《中国科技信息》2022年7期作者：李楠[导读] 随着油田对非常规油气田的快速开发，水平井数量不断增加，其中长水平段水平井能够提高油气李楠大庆油田有限责任公司试油试采分公司黑龙江省大庆市163412）摘要：随着油田对非常规油气田的快速开发，水平井数量不断增加，其中长水平段水平井能够提高油气井的开采量，但长水平段，高水垂比的井身结构导致通洗井管柱在下入过程受力复杂、摩阻力大，常常发生自锁现象，影响了通洗井管柱的下入能力。
本文应用管柱力学分析软件，辅助解决水平井管柱自锁无法下放的问题。
关键词：水平井摩擦系数自锁随着油田对非常规油气田的快速开发，水平井数量不断增加,其中长水平段水平井在储层中穿行距离远,与储层接触面积较大,控油面积广,能够显著提升油气井开发效益，水平段长度不断增加。
在水平井试油施工中，第一步就是要先通洗井。
采用底部带通井规的通洗井管柱，能够清除套管内壁上的杂质，如毛刺、固井残留的水泥等；检查套管通径及变形情况，判断井筒后续是否能够顺利通畅的下入射孔枪以及桥塞等工具；实探人工井底是否符合试油要求；替换井内的压井液，使之满足射孔要求。
管柱在下入过程中，井筒充满液体，油管受到重力、浮力、与井壁的侧向压力和摩擦力以及液体的粘滞阻力等作用，同时伴有温度升高，产生弯曲和轴向变形。
屈曲后，杆柱内的应力急剧增加，与井壁的摩擦阻力增加，会发生自锁现象。
在长水平段水平井通洗井过程中，多口井出现了管柱未下到人工井底，就出现了无法下放管柱的自锁情况。
在通洗井施工中需要采取有效措施，避免管柱下入过程中产生自锁，顺利地完成作业。
1、判断管柱通过能力根据实验观察，随着轴向压力的不断增大，井下管柱将由初始时的直立状态先发生平面正弦弯曲；再发生空间螺旋弯曲；最后发生自锁，即当轴向压力达到某一数值后，螺旋弯曲的管柱将“锁死”在井壁上而不再沿轴向移动。
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力、 扭 矩 、应力 安 全 系数 、稳定 性状 态及 伸长 等 参 数 ，可 以对 多级 管 柱 组合 的各 级长 度 进行 优
化。 现场 应 用结 果 显示 ，软件 的计 算精 度 满足工 程作 业 需要 。
关键 词 ：试 油 ；试 气 ；测 试 管柱 ；力 学分析 ；优 化软 件
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２ ０ １ ３年
第４ １ 卷
第 ４期
ＣＨＩ ＮＡ Ｐ ＥＴ Ｒ０ＬＥＵＭ ＭＡＣＨＩ ＮＥＲＹ
． ＿ 油 气 田开 发 工 程
油 气 测 试 管 柱 力 学 分 析 与 优 化 设 计 软 件 及 应 用
李 敬 元 李 子 丰 郭 蕾
（ １ ．燕山大学石 油工程研 究所 ２ ．中国石 油集团钻 井工程技 术研 究院）
摘 要 ：在 油气 井测试 过程 中 ，特别 是 高温 高 压 气 井 、超 深 井 、水平 井 的测试 ，测试 管柱 在 轴 向力 、管 内外压 力 、弯 矩 、扭 矩及 温度 等 因素 的作 用 下 ，会 形 成 复 杂 的应 力 和 应 变 ，有 时会 造 成 管柱 断脱和 屈服 破坏 。 为此 ，开发 了油气 测试 管柱 力 学分 析 与优 化 设 计软 件 。该 软 件 考 虑井 眼轨 道 、测 试 管柱 结构 、测试 阀类 型 、 井 内外 流 体 性 能 、管 柱 内外 压 力 、管 柱 与 井壁 间 的 摩擦 因数 、 管柱 温度及 地层 温度 ，可计算 出油气测 试过 程 不 同作 业 阶段 管柱 的受 力状 态 ，包 含 管柱 的轴 向拉
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中图分 类号 ：Ｔ Ｅ ２ ７ 文献 标识 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １— ４ ５ ７ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ２ １
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