下井过程柔性管柱稳定分析及最大下入力计算

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:bainiao528
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随着定向井技术的不断发展,柔性管柱的使用越来越多,而关系到定向井成败的一个重要因素就是管柱是否发生屈曲,本文对柔性管柱之一----连续油管进行屈曲分析。首先建立连续油管屈曲微分方程。通过求解屈曲微分方程,求得受不同井眼(水平、斜直和弯曲)约束连续油管的正弦屈曲和螺旋屈曲构型,同时给出在压扭作用下连续油管屈曲的临界载荷和管柱轴向变形与载荷之间的关系。对于无重连续油管,利用静力平衡法求解屈曲微分方程,并讨论扭矩对屈曲构型的影响,然后利用能量法求得受直井约束无重连续油管的欧拉方程,最后分析受压无重管柱的后屈曲平衡状态的稳定性。在无重连续油管分析的基础上,考虑连续油管自重的影响,分别对水平、斜直和弯曲井眼中连续油管屈曲分析。受水平井眼约束连续油管,采用静力平衡法和能量法对连续油管的正弦屈曲和螺旋屈曲做深入分析和对比,给出屈曲临界载荷。对于斜直井中连续油管屈曲行为,用伽辽金法求得正弦屈曲构型的解析解,用多尺度法求得螺旋线屈曲的解析解,并讨论连续油管处于三种平衡状态对应的载荷范围。在弯曲井眼中,用静力平衡法建立弯扭组合作用下连续油管屈曲微分方程,求出解析解,确定连续油管处于三种平衡状态所对应的载荷范围,并且讨论井眼曲率和自重对屈曲行为的影响。基于管柱屈曲的临界长度,对竖直井眼、斜直井眼和弯曲井眼给出最大下入力的表达式。
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