油气井杆管柱力学.22页PPT
油气井杆管柱力学.共22页文档
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
实用采油管柱与井下工具讲座ppt课件
Y211-102 1873 52.5 102 42
107～115.2
型号
Y211-115
Y211-140
Y211-150
2068
2058
2066
56
65
108.5
115
140
150
48
61
62
80～120
上20，下8
120～180
117.1～127.7 146.3～154.3 153.8～163.8
76
80～100
60～80
80～100
80～100
上15，下8
上15，下6
上15，下6
上15，下6
120～180
适用套管内径，mm 117.1～127.7
146.3～154.3
153.8～163.8
220.5～228.5
两端连接螺纹
2 7/8TBG
2 7/8TBG
2 7/8TBG
31/2TBG
21
(3) Z331型封隔器
封隔器类 修井工具类 控制工具类 其它工具类
5
工具名称
套管补接器 倒扣器 打印器
套管刮铣器 公锥 加速器 打捞篮 打捞锚
修井类常用井下工具
代号
工具名称
代号
工具名称
BJ
打捞器
LQ
通井规
DK
打捞筒
LT
套铣筒
DY
磨鞋
MX
外钩
GX
母锥
MZ
外割刀
GZ
内钩
NG
下击器
JS
内割刀
NGD
铣鞋
LL
铅模
QM
整形器
抽油杆柱轴向受力分析
单级抽油杆柱轴向力的组成当游梁机工作时，任意井深处抽油杆柱的轴向力均由以下几项组成： 1)抽油杆柱自重，作用方向垂直向下；2)油井液体对抽油杆柱的液体浮力，作用方向垂直于抽油杆柱轴线向上； 3)油管内液柱在抽油泵柱塞有效面积(即柱塞截面积减去抽油杆截面积)上所产生的液体力，即油柱重，其方向垂直于柱塞表面向下；4)油管外液柱对柱塞下表面的浮力，其大小取决于泵的沉没度，方向垂直于柱塞表面向上；5)抽油杆柱于液柱运动所产生的惯性力。
惯性力正比于悬点运动的加速度，方向与加速度方向相反；6)抽油杆柱与液柱运动产生的振动力，其大小和方向都是变化的；7)各运动副之间的摩擦力，包括：泵筒与柱塞之间、抽油杆柱与油管之间的半干摩擦力、抽油杆柱与油柱之间、油柱与油管之间以及液体流过抽油泵游动阀时的液体摩擦力，它们均与抽油杆的运动方向相反。
上述(1)、(2)、(3)、(4)四项与抽油杆柱的运动无关，称为静载荷；(5)、(6)、(7)三项力与抽油杆柱的运动有关，称为动载荷。
1.单级抽油杆柱轴向力的计算方法下面将列出上述各力的计算公式，其公式中的各符号意义参考见本章后面的说明。
1)半干摩擦力14094.0-=δpM D P (2－1)2)液体通过泵阀时的水力阻力对柱塞底部所形成的向上的推力 先计算液体的雷诺数cp l e u d D s n .R 06352⨯⨯⨯=ρ (2－2)流量系数28.0=u (当4103⨯≤e R 时)n s d D u d u p l c ⨯⨯⨯⨯⨯=2020191ρ(当4103⨯>e R 时)下冲程液体通过游动阀时的水力阻力产生的向上推力L pp kld )n s (A)A A (A u n .P ρ⋅⋅⋅+⋅=2232172951 (2－3)上冲程液体通过游动阀时的水力阻力产生的向上推力L p lu v A A u P ρ⋅⋅⋅=220221 (2－4)3)作用于抽油杆柱底部液体向上的浮力gH A P L r f ⋅⋅⋅=ρ (2－5)4)液柱与抽油杆柱之间的摩擦力抽油杆柱与液柱之间的摩擦力主要与杆柱的运行速度以及油液本身的物性有关，其最大值可由下面的近似公式来确定：max p c lr v )m (m ln )m (m L u P ⋅--+-⋅⋅=1112222π (2－6)上述lr P 的计算中并未考虑抽油杆接箍的附加阻力，通常采用实验资料确定附加阻力。
完井管柱受力分析课件
根据B区的地质资料和生产数据，对完井管柱进行受力分析。分析方法与A区相同，考虑轴向力、径向力和弯曲力的 作用，并计算各力的数值。
优化设计
根据受力分析结果，对油田B区完井管柱进行优化设计。针对B区的地质条件和生产条件，选择适合的管 柱材料、直径和壁厚，以及合适的连接方式。同时考虑油井的后期维护和修井作业，对管柱设计进行细 致的优化。
背景介绍
油田A区完井管柱的受力情况是完井工程设计的重要依据，通过对管柱受力分析，可以优 化管柱设计，提高油井产能和延长油井寿命。
受力分析
油田A区完井管柱主要受到轴向力、径向力和弯曲力的作用。轴向力主要由井液压力和管 柱自重产生，径向力主要由井壁摩擦产生，弯曲力主要由管柱与井口装置的碰撞产生。通 过对这些力的计算和分析，可以确定管柱的稳定性、安全性和可靠性。
完井管柱通常由多根不同规格、材质 的管材组成，如油管、套管、尾管等 ，根据设计要求，通过螺纹连接或焊 接等方式组合而成。
完井管柱的作用
01
02
03
04
封闭井口，防止油气泄漏和地 面污染。
实现油气开采、油水分离，提 高采收率。
支撑井壁，保持井筒稳定。
承受地层压力和外部载荷，保 证安全生产。
完井管柱的组成
完井管柱受力分析课件
目录
• 完井管柱概述 • 完井管柱受力分析基础 • 完井管柱静态受力分析 • 完井管柱动态受力分析 • 完井管柱受力的数值模拟方法 • 完井管柱设计及优化 • 完井管柱受力分析实例
01
完井管柱概述
完井管柱的定义
完井管柱是指油田开发过程中，在钻 井工程完成后，用于封闭井口、实现 油气开采、油水分离等功能的管柱。
05
完井管柱受力的数值 模拟方法
最新井下生产管柱 井身结构学习课件学习资料幻灯片课件
4、机械卡堵水生产管柱
⑵可调层机械堵水生产管柱 ①液压可调层堵水生产管柱 1）一次性调两层堵水管柱
1986年底实施部标准SY 5105-86地《油气田封隔器分类及型号编制方法》
规定，封隔器型号编制的基本方法是按封隔件分类代号、封隔器支撑方式、
坐封方式、解封方式及封隔器刚体最大外径五个参数依次排列而成的。其
型号的编制应符合下面的规定。
封隔器编号解释：
分
支
坐
解
类
撑
封
封
代
方
方
方
号
式
式
式
自封式 Z 压缩式 Y 楔入式 X 扩张式 K
扶正器，以保证封隔率。堵水层光油管通过，生产层装
有爆破阀，完成封隔器坐封后，提高油管压力打
开爆破阀，实现油套连通。
抽油泵 筛管 丝堵 丢手接头 配产器 封隔器
工作筒
4、机械卡堵水生产管柱
⑴常规机械堵水生产管柱
3）卡瓦悬挂式堵水生产管柱
该堵水管柱与生产管柱脱开，堵水管柱 由双向卡瓦封隔器悬挂，进行水力坐封，封 堵高含水层。
配注层 配注层 配注层
空心活动 式配水器 封隔器
单流球阀 筛管 丝堵
1、分层配水井管柱
1、固定式 2、空心活动式 3、偏心活动式
配注层 配注层 配注层
偏心活动 式配水器 封隔器 Y341-114-X-JH1-90/15
单流球阀 筛管 丝堵
2、自喷分层采油井管柱
1、同心配产管柱
配产层
2、偏心配产管柱
2.常用封隔器简介
⑴Y111-114型封隔器
结构：如图所示。
工作原理：按所需坐封高度上提 管柱，然后下放到预定位置。因 承压接头和封隔器下接头和尾管 (或卡瓦封隔器)相接，并以此为 支点，坐封剪钉在一定管柱重量 的作用下被剪断，上接头等下行 压缩封隔器胶筒，使胶筒的外径 变大，封隔油套管环形空间。解 封时上提管柱即可。
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
油气井杆柱力学
油气井杆管柱是石油钻采作业的脊梁和中枢神经。
油气井杆管柱力学主要研究钻柱力学、井眼轨道控制、套管设计、有杆泵抽油系统等内容。
对油气井杆管柱进行系统全面、准确的力学分析, 可以实现快速、准确、经济地控制油气井的井眼轨道；准确地校核各种杆管柱的强度, 优化杆管柱设计；优化油气井井眼轨道；及时、准确地诊断、发现和正确处理各类井下问题；优选钻采设备和工作参数。
燕山大学石油工程研究所教授、博士生导师李子丰等在国家“八五”重点科技攻关项目“石油水平井钻井成套技术”、国家“九五”重点科技攻关项目“侧钻水平井钻井采油配套技术”、“863”计划项目“旋转导向钻井系统整体方案设计及关键技术研究”和“海底大位移井钻井技术”、国家自然科学基金项目“防止热采井套管热破坏的固井新技术”等支持下，在建立油气井杆管柱力学理论体系研究方面取得多项重要创新性科学发现。
一、提出了油气井杆管柱动力学基本方程, 该方程统一了原有的油气井杆管柱力学分析领域的各种微分方程, 为油气井杆管柱的各种动静态力学分析奠定了基本理论基础应油气田开发的迫切需要, 科学界自20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。
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。
李子丰教授通过对油气井杆管柱进行力学和运动分析，推导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。
由于油气井杆管柱动力学基本方程统一了现有一切油气井杆管柱力学分析的微分方程，现有的油气井杆管柱力学分析的微分方程都可由该动力学基本方程通过适当简化而得到，所以，该基本方程在石油钻采工程界具有广泛的应用。
液压的环境下的油井管柱力学80页PPT
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
液压环境下油井管柱力学的 两个问题
目录
• 第一章 绪论
争论：浮力能否导致 钻柱发生屈曲？
– 第一节 60年前引发的争论 批评不正确观点
– 第二节 关于浮力问题的讨论
– 第三节 我曾经犯过的错误
自我批评
附录1：关于浮力问题的似是而非观点摘录
附录2：《浅析钻井过程中浮力对井斜的影响》
– 前言与第一章的参考文献
目录
• 第二章 前人研究中的是与非
– 有效轴向力 ：在钻柱强度设计；管柱摩阻计算；管 柱屈曲稳定性的判别；管柱中性点的计算；套管柱 单轴抗拉强度计算和校核；等等，都使用有效轴向 力。
– 60多年来许多问题争论不休，根本原因就是没有区 分和搞懂两种轴向力。例如中性点。
– 要讲两种轴向力之间的关系，还要讲一个力——虚 力。
一、两种轴向力之间的关系式
– 第一节 汉陡门：液压环境下杆柱屈曲的临界条件 – 第二节 豪金斯：液压环境下管柱轴向应力的实验测量 – 第三节 霍尔姆奎斯特：静液柱压力对管柱屈曲的影响 – 第四节 鲁宾斯基：钻柱屈曲的临界钻压 – 第五节 克林肯伯格：两个中性区及其意义 – 第六节 乌兹：管子屈曲的稳定性模型 – 第七节 鲁宾斯基：管柱屈曲的临界条件 – 第八节 鲁宾斯基：虚力与真实力概念的提出 – 第九节 鲁宾斯基：中性轴应力与塑性圆理论 – 第十节 汉默林陡：中性点的通用公式 – 第十一节 稳定性载荷与稳定力概念 介绍了12名著名专家的研 – 第十二节 有效轴向力与真实轴向力 究成果。其中有鲁宾斯基 – 第十三节 阿德诺埃：广义浮力系数 的四项最著名的成果。
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。
常用采油管柱图PPT教案
管 高度要合理；
丝堵
柱
生产层
第26页/共31页
2 7/8″J55加厚油管
7/8 2
″J55平式油管
CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1
带泄油器+泵套
停产层 安全接头 封隔器
筛管 丝堵 生产层 人工井底
图12 封下采上管柱图
用于封堵下层，采上层
的油井。
1）、丢在井里的封隔器
及井下工具管柱的重量
必须小于封隔器胶筒与
图
1
5
用于封
封 堵上、下
上 层，用深
下 井泵采中 采 间层的油 中 井。
间
井斜较
管 大时不宜
柱 示
选用此种 管柱。
意
图
停产层
生产层
丝堵 丝堵
停产层
第30页/共31页
2 7/8″J55加厚油管
7/8 2
″J55平式油管
CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1
带泄油器+泵套
安全接头 y111封隔器
配产器 Y221/y211封隔器
HS
36CrNiMn2MoV
965～1034 965～1034
793～862 793
345+0.376σmin 345+0.376σmin
第10页/共31页
国内江汉机械研究所试制成功H级超高强度抽油杆，其 性能如表所示。
抗拉强度 MPa
1185
屈服点 MPa
882
许用应力 MPa
338
H级 超 高 强 度 抽 油杆的 强度指 标可达 到980～ 1275MPa， 与 D级杆 相比具 有较高 的承载 能力及 较低的 腐蚀敏 感性和 较好的 抗疲劳 性能。
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36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
1、不要轻言人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
油气井杆管柱力学.4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。