文档介绍：第
卷第
期夫然气工业
、
内外压力对井内管柱稳定
性与弯曲的影响
金学智郝俊芳

西南石油学院
稳定力公式的推导
、、
一些研究者们认为井内管柱除承受机械力
如钻压
重力浮力外, 还承受着一个由
、
于流体液柱压力及井口内外压力作用而产生的稳定力, 它由下式表示
‘
。

一

。
式中
稳定力
管外径截面积,
管内径截面积
管外压力,
。—
管—内压力——
·
—本文先参照
鲁宾斯基所用的方法对稳定力计算式进行推导, 然后再对稳定力作用方
。
式等有关问题给予一些分析和说明在下面的推导过程中, 先假设井内无流体的情况下对管
。、
柱进行受力分析然后, 再假设管柱仅受液压及井口内外压力的作用, 分析管柱受力。最
。
后将两者结合起来, 便得管柱实际受力情况
、
一管柱内、外均无流体存在
设管柱在承受一定的作用力后发生微弯, 如图
所示, 取其中任
、
意一段进行讨论, 为了方便起见, 取管柱横向不受支撑的
一
一
。
截面间的管段进行分析
先将管柱从
一
截面分开, 则在
一
截面上作用的力有
轴向力
、。

、剪力
弯矩
是
一
、
一
截面间管柱自重, 横截面
一
。
中心点
的力矩
等于
。。。。

人
。、。、。、、
式中
是力
对了丫
横截面中
心点
的力矩。
、
二管内无流体, 管外有流体
不流动
,
如图
所示, 因管柱微弯, 凸边。
侧面积大于凹边
侧面积所
。
以作用于研究管段上的液压力产生一个合力
, 其方向如图示下面讨论厂。产生的弯曲
夭然气工业
,
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。
小
图、
图
效应。
、
假设把
一八
一
截面以外的管柱去掉, 剩下此二截面间的一段管柱, 即隔离体。衍
,
。。
且管端堵死这里仅考虑液压及井口内外压力对管柱的作用, 不考虑非液压力如图
所
、
示。对于
一
一
截面间的管柱, 不仅承受了液压力
, 而且还有作用在管柱两端的液压
、。
力
根据阿基米德原理, 所有这些力的合力
是一个向上的力, 且等于排开流休的重
。
量
‘
。矛

、声、产
于是有
‘
任
,
, 。。
。
因
故
对
点的力矩
访
等于
。。。。
入
五
。。。。
由此得
,
二
一
。
当没有流体存在时, 。点的力矩由
式给出由于流体作用而产生的附加力矩由,
。。尹。。。

式给出所以有流体作用时
点的力矩应为
从上面关系可知
。。。
。。

, 二
一
孔
比较
式和邻
式, 可以得出流体液压作用下产生弯曲效应的两点结论