三维弯曲井眼中连续油管下入性分析及牵引器改进设计

发布时间：2024-02-23 23:05

　　随着连续油管技术的不断进步,现在已广泛应用于试油、生产、压裂、钻磨、修井等多个生产环节。但是,连续油管下入作业、尤其在三维弯曲井眼中作业时下入困难,严重时需要动力牵引才能顺利下入。因此,需要开展三维弯曲井眼中连续油管下入性分析,并合理改进连续油管牵引器设计。基于压杆稳定和管柱力学屈曲理论,取连续油管微元体,进行受力分析,得到连续油管平衡和屈曲微分方程。根据微分方程特解方法,并引入无因次参数,求解微分方程,建立三维弯曲井眼中连续油管正弦和螺旋屈曲临界载荷解析公式。应用弹性力学理论,建立不同井深处连续油管的平衡微分方程,求解得到连续油管的下入摩阻及摩擦扭矩,建立连续油管下入性准则。考虑钻磨工况下连续油管所受复杂载荷,分析扭矩产生的剪切应力、轴向压应力和弯曲应力,根据第四强度理论分析钻磨工况下连续油管的强度安全性,建立保证安全的连续油管下入性准则。对影响牵引性能的关键部位和零件部位进行仿真分析,并进行牵引器动态牵引功能模拟,据此改进牵引器设计,验证参数设计的正确性以及牵引的可行性。通过本文研究,在确保安全的情况下实现连续油管的顺利下入,并改进牵引器设计,提高复杂工况下的连续油管的可下入性。

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1连续油管微元体受力图

112.2连续油管屈曲变形微分方程的建立连续油管在下入过程中主要受到以下载荷：管柱自重、井口悬持力、连续油管与井壁之间的法向正应力及沿轴向分布的库仑摩擦阻力、管内外流体压力与管内流体粘滞摩阻力，在上述载荷作用下，连续油管轴压过高极易产生轴向应变和变形。根据压杆稳定理论，若轴向压力....

图2-2连续油管内外压静力等效图

112.2连续油管屈曲变形微分方程的建立连续油管在下入过程中主要受到以下载荷：管柱自重、井口悬持力、连续油管与井壁之间的法向正应力及沿轴向分布的库仑摩擦阻力、管内外流体压力与管内流体粘滞摩阻力，在上述载荷作用下，连续油管轴压过高极易产生轴向应变和变形。根据压杆稳定理论，若轴向压力....

图2-3水平段QT-900钢级连续油管屈曲临界载荷与外径的关系曲线

19图2-3水平段QT-900钢级连续油管屈曲临界载荷与外径的关系曲线如表2-2所示，相同外径与壁厚的连续油管螺旋屈曲临界载荷大于其正弦屈曲临界载荷，约为正弦屈曲临界载荷的1.77倍，并且随着外径的增加二者的差值越来越大。同一钢级相同壁厚的连续油管，正弦屈曲临界载荷和螺旋屈曲临界....

图3-1斜直井段微元受力模型

26式中：0100cosln2coscosqFcqxqFαχχααχ=++2）当2qcosαχF=0时，qcosFαχ=（3-23）3）当2qcosαχF<0时，222cos2coscos11qxcqxcqeFeχαχααχ+++=（3-24）式中：0200cosln2cosco....

本文编号：3908124