不同注水情况下管柱受力分析与改进设计

简单 、 操 作方便 ， 具 有承压 高 、 密 封性好 的特点 ， 可避 免 管脱和 打捞 等事故 发生 。 锚 定型管柱 结构 由Ｙ３ ４ １
达 到平衡 ， 长 度稳 定 。
在液 压作 用下 ， 产 生活 塞和膨 胀效 应 ， 由于套压
较小 ， 管柱 整 体被压 缩 ， 增加 压缩 变形和螺 旋弯 髓变
形 。 同时 ， 封 隔 器 与 套 管 的摩 擦作 用会 减 少管 柱变
收 稿 日期 ： Ｚ Ｏ １ ２ 一ｌ １ —２ ５
不 适 应性 主 要 表 现在 两 个 方 面 ： 一 是 随 着注 水
△Ｐ ３ 一Ｐ 井 口＋０ ｇ ｈ—Ｐ 截－ －Ｐ ｓ ｍ， 作用 面积 Ｓ ３ ＝丌
（ １ ２ ４ 。 一７ ３ ） ／ ４， 方 向 向上 ；
设 受 力方 向向 上 为正 ， 计 算 从 注水 初期 一注水
稳定 ２ 种 状况 分析 管柱 受力 。
２ 管柱 受 力分析
封 隔器坐 封 ， 液压 作用 在 各级胶 筒上 ， Ｆ蠕动 一
Ｆ １ ＋Ｆ ２ 一Ｆ ３ ， 计 算蠕 动 力 ：
开 井 初 期 管 柱 受 力情 况 （ ｋ Ｎ）
注水压力（ ＭＰ ａ ） １ ８ 井深 （ ｍ）
． 一
２ ０
９７ ８ ８
２ ２
不 同 注水 压 力 产 生 的管 柱 变 形 量 （ ｍ）
设 计 支撑 型 和锚 定 型 两种 耐 高压 分层 管柱 ， 克
服不 同注 水状 况 下 的管 柱 蠕动 及变 形 ， 减少 封 隔器
胶筒 的磨 损 ， 提高管 柱使 用寿命 。 支撑 型管柱结 构 由
Ｙ１ ４ １型 封 隔 器 ＋ 调 整 短 接 组 成 ， 管 柱 下 至人 工 井 底， 上 下 固定 ， 减 少管 柱 伸 长及 蠕 动 ， 具 有管 柱结 构
７ ３ ） ／ ４ ， 方 向 向下 ；
提 高注水 开发 效果 的新 增 手段 。 但 在提 压 的同 时 ， 对 井 下注 水管柱 也提 出了更 高 的要求 。我厂分 层 注水 管 柱主 要 由扩 张 式 封 隔器 、 桥式 偏 心 配 水器 和单 流
阀组 成 ， 受 管 柱 结 构 和材 质 的 限制 ， 管 柱 最 高 承 压
计 耐高压 注水 管柱 ， 提 高 管柱 的承压 能 力和 密封性 能 ， 满足 低渗 透 油 田注水 开发 需要 。
关键 词 ； 高压 注水 管柱 ； 封 隔 器失效 ； 提 压 注水 ； 管柱 受 力
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｅ１ ２ １ ． ３
１ 问题 的提 出
文献 标识码 ： Ａ
２ ０ １ ３ 年第 ４ 期
内蒙 古石 油化 工
７ ９
不 同注 水情况下管柱受力分析 与改 进设计
于建 涛
（ 大庆油 田有 限责任公 司第九采油厂 ， 黑龙江 大庆 １ ６ ３ ８ ５ ３ ）
摘 要 ： 理论 计 算表 明 ， 注 水管柱 在 开井初 期 一稳 定 时 ， 经历收 缩一拉 伸 变形 ， 注水 压力越 高变形量 越 大， 封 隔器胶 筒 的工作 环境 越 差 。 为此 ， 通过 校核分 层 注水 管柱在 不 同注水情 况 下的 受力状 况 ， 改进设
８ ０
内蒙古 石 油化 工
３ 高压注水 管柱 改进 设计
３ ． １ 管柱 结构设 计
２ ０ １ ３ 年第 ４ 期
形， 不考 虑管柱 锚定器 的锚 定力 ， 只考 虑 胶筒受 到的
摩 擦力 ， 每级 封 隔器 的摩 擦 力按 ２ ０ ｋ Ｎ计算 ， 假设 分
２段 注水 ， １ ５ ０ ０ ｍ 管 柱减 少 变形 ０ ｍ， 产 生 以下变形 量 ：
井， 目前 已累 积增 注 １ ６ ８ ６ １ ｍ。 ， 试验结果表明 ， 提 压 注 水可 有 效提 高 水 井 的 注入 能 力 ， 成 为 低 渗透 油 田
Ｐ １ 、 Ｐ ２ 、 Ｐ ３ ， 分 别作 用 在 各 级 封 隔器 胶 筒 上 ， 管 柱受 力发 生变 化 ， 导致 管柱 蠕动 。注 水状况 不 同， 管柱 受 力 不 同。 根据 注水 管柱 受力 情况 分析 ， 重 点考虑 以下 作用 力： ／ ｋ Ｐ １ 一Ｐ 套＋ ｐ ｇ ｈ ， 作 用 面积 Ｓ 一７ ｃ （ １ ２ ４ 一
２ ５ ＭＰ ａ ， 可实 现 ５级 以下分 层 注水 。 考 虑一定 的层 间
△Ｐ ２ ＝Ｐ 井 口一Ｐ 藏 流一Ｐ 摩 阻 ， Ｓ ２ —７ ｃ ６ ２ ／ ４ ， 方 向 向
下；
压差 ， 可 满 足地面 ２ ２ ＭＰ ａ下 注水 需 要 ， 若 继 续提 压 ， 超 出管 柱 的承压 能力 ， 有承 压 低和 不密 封 等隐患 ， 管 柱存 在不 适 应性 ， 易发 生管 柱失 效 现象 。
文章 编号 ： １ Ｏ ０ ６ —７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ 一ｏ ０ ７ ９ 一Ｏ ２
２ ０ １ ０年 ， 我 厂在 齐 家北 油 田试 验提 压 注水 １口
注 水 管柱 主 要 受 井 口悬 挂力 、 重力、 注水 压 力、 液柱 压力 、 地层 压力 、 摩 阻等 作用 。 开井 时 ， 增加液压
２ 。 １ 开井初 期 ， 管柱压 缩
压 力提 高 ， 管 柱蠕 动 和变形 量 加大 ， 胶 筒工作 的环境
更加 恶 劣 ； 二 是工 具 钢体 和胶 筒耐 压等 级不 够 ， 存 在 承 压低 、 不密 封等 隐患 。因此 ， 有必 要校 核管 柱受 力 情况， 为 管柱 结构 的改 进提 供依 据 。
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管 柱受 向上 的液 压 力 增 加 ， 产生 向上蠕 动 ， 用
于 悬挂 管 柱 的力 调 整变 小 ， 在 管 柱完 成压 缩 变形后