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在国家“十二五”重大科技专项大型油气田及煤层气开发“塔里木盆地库车前陆冲断带油气开发示范工程”(2011ZX05046)以及国家教育部博士点基金(20135121110005)资助下完成的本文研究内容。本文针对新疆某油田的KD2超深井下完套管,固井过程中该井全井段总共发生了 3处断裂事故,仅这口井的直接经济损失就达到1.5亿元人民币,造成了巨大的经济损失。因此本文提出了深井、超深井固井过程中流体动态压力变化过程与套管柱、尾管固井过程中的送入管柱(钻柱)的力学行为研究,开展管柱失效事故发生的主要原因研究,提出相应的控制和预防措施。主要成果和研究内容如下:1、针对KD2超深井套管断裂事故,基于现场数据、固井过程中流体压力变化的计算模型、管柱力学理论等开展其套管柱断裂事故原因分析和研究,提出了深井、超深井固井过程中管柱力学行为研究的主要内容和研究方向。2、建立了不同注入时间段内的流体摩阻模型、关键点动态压力计算模型以及自流效应阶段出现“真空”段的返排流量的计算模型、流体加速度计算模型、流体对套管鞋冲击动力学计算模型等,为固井过程中的流体压力变化参数计算、优化设计及其软件开发提供了解析数学模型。3、基于KD2井固井工艺流程以及流体力学理论、把注水泥过程划分为连续流体过程→非连续流体过程→连续流体过程三个阶段等,推导出了原始套管柱结构和简化套管柱结构的流道流体压力参数计算的数学模型以及注水泥过程中非连续流体返排量计算的数学模型,同时建立了不同时刻段返排量计算的数学模型。4、基于“U”管流的流体力学基本理论,建立并推导出了固井过程中不同注入时间段内的流体摩阻模型、关键点动态压力计算模型以及自流效应阶段出现“真空”段的返排流量的计算模型、流体加速度计算模型等,为固井过程中的流体动态压力参数计算、优化设计提供了简便的方法和可靠的手段。5、根据本文提出的固井过程中控制或预防深井、超深井套管断裂问题的尾管固井,建立了送入尾管的管柱(钻柱)强度与变形以及流体摩阻的计算模型,并推导出了由注入多密度流体流动对钻柱所受流体的动态摩阻力和变形随注入时间变化的解析数学模型。6、基于以上建立的各种解析模型,开发了自主知识产权的固井过程中流体动态压力参数计算与管柱变形计算软件,并得到了应用和验证,为固井过程中的流体动态压力参数计算、固井参数优化设计以及避免出现“真空段”现象以及尾管固井过程中流体流动对钻柱所受流体的动态摩阻力与变形引起的安全性评价提供可靠的手段和方法。