文档介绍：年第卷石油大学学报(自然科学版)
!""! !’ 9:58!’;:8’
第期,
’<:=>7?5:***@241A7BC1>DB2E:***@F12>:51=G 64B7? H138!""!
文章编号: ( )
+"""#%&)"!""!"’#""$*#"$
高温高压井测试油管轴向力的计算方法及其应用
高宝奎,高德利
(石油大学石油天然气工程学院,北京)
+"!!,*
摘要:针对高温高压井测试过程中油管受力及变形特点,在考虑油管螺旋屈曲段与套管之间摩擦力的情况下,
提出了基于操作过程的计算测试油管轴向力的新方法。计算结果表明,摩擦力会改变油管轴向力的分布方式,使得
轴向力分布与加载顺序有关。摩擦力大小和方向的改变,将使因高温高压产生的较大载荷无法向远处扩散,从而引
起油管局部严重变形。该计算方法得到了室内模拟实验和常温常压井现场测试的验证,并成功地用于高温高压井
的测试设计。
关键词:高温高压油井;测试;油管;受力;变形;计算模型
中图分类号: 文献标识码:
-.!) /
引言应和活塞效应、油气高速流动的摩擦效应等都会对
油管轴向伸缩长度产生影响,且每一种因素对测试
在高温高压井测试作业中,油管轴向变形量的油管变形量的影响都远大于常温常压井。
计算非常重要。测试油管发生螺旋屈曲后,因油管( )从油管顶端坐挂在井口开始,后续变形是
$
与套管接触产生的摩擦力阻碍油管变形的进一步发在前面变形基础上发生的,并且这种变形直到测试
展,使得油管的轴向力计算变得十分复杂。以往的结束为止。
计算模型没有考虑摩擦力对轴向力的影响,造成计计算方法原理
!8"
算不够精确,从而影响操作的准确性。笔者在计算油管变形需要考虑温度效应、膨胀效应、屈
[ ] [ ]
+ 和! 等人关于管柱螺旋屈曲接触力曲效应、活塞效应、重力效应和流动效应等[ ]。如
01234155 6417 +
研究的基础上,在考虑摩擦力的情况下,建立新的测果不计摩擦力,则以上各种因素引起的变形相互独
试油管轴向力计算模型,并在室内进行模拟实验,以立,可以单独计算并简单相加。以往的计算方法,只
验证计算模型的准确性。涉及螺旋屈曲使油管轴向缩短,不考虑轴向力对变
高温高压井油管轴向力计算形的影响。与其他因素相比,螺旋屈曲直接引起的
! 轴向缩短量较小,以至有人认为可以忽略螺旋变形
高温高压井测试油管变形特点的影响。
!8!
与常规上提下放式测试方法相比,高温高压井实际上,测试过程包括管柱下入、射孔、流动、关
测试油管具有如下特点: 井等多个操作环节,其间,温度、流体压力、流体密
( )上端坐挂于井口,不能随意调整油管长度; 度、流动阻力等多种因素影响油管变形。如果前面
+
下端的密封插入管可以根据油管整体轴向变形情的操作使油管发生了螺旋屈曲,则在管柱后续变形
况,在封隔器中上下移动。油管过长会引起下部严过程中,弯曲段与套管之间的摩擦力不仅大小在变
重的螺旋屈曲,甚至永久性弯曲;油管过短会使密封化,其作用方向也可能发生变化。摩擦力的存在,使
插入管拔出封隔器,而导致测试中断。所以必须在得各种因素引起的油管轴向变形相互制约,不能简
测试前准确计算油管可能发生的变形和轴向长度变单相