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管柱轨迹的变化关系

ca88手机版管柱微元体上所受到的分布外力包括单位长度内管柱的自重q(N/m)、由于井壁的作用导致单位长度内管柱所受到的法向正压力N(N/m)和切向库仑摩擦力fN(N/m),还有由于管柱内外流体作用所产生的粘滞摩擦阻力(N/m)。

图1:内、外压对管柱微元体的静力等效作用

内、外压对管柱微元体的静力等效作用

由于管柱的变形受到套管内壁的限制,相对于管柱长度其变形仍属于弹性小变形范围。当管柱受到载荷作用时,可能处于稳定平衡状态(如自由悬挂)或被压缩成正弦状、螺旋状,因此管柱在三维井眼内存在三种状态,压力增加至一定程度后管柱将失去原有的平衡状态,然后发生正弦或螺旋屈曲现象,再次平衡后达到新的稳定状态。

ca88手机版在进行分层开采作业中,管柱自重是管柱所受的最主要载荷之一,同时由于原油的采出,导致油管内和油套环空内的温度和压力发生了变化,这种变化会导致封隔器管柱受力的改变和长度的变化,进而影响甚至破坏封隔器管柱结构,影响工作效果,尤其在高温、高压和复杂的深部地层中更是如此。因此应精确计算如下4种能够引起封隔器管柱的受力和长度变化的四种基本效应,以便提高封隔器管柱在井下工作时的稳定性,活塞力是油管内、外压力对油管的合力。因此,由于油管内、外压力的变化从而导致油管长度的变化,这种现象称为活塞效应。

图2:效应示意图

效应示意图

由于ca88手机版压力不仅沿井眼轴线垂直作用在封隔器的胶筒上,还会水平作用于整个管柱的壁面上。因此如果紧靠封隔器处的活塞力大于管柱发生螺旋屈曲的临界力时,则油管将会产生螺旋屈曲现象。油管发生的螺旋屈曲现象分为:弹性螺旋弯曲现象(即当弯曲力去掉后,管柱会恢复到原来的平衡状态)和永久性螺旋弯曲现象即当弯曲力去掉。

图3:自由悬挂油管柱的螺旋弯曲效应

自由悬挂油管柱的螺旋弯曲效应

如图3a所示,油管柱自由的悬挂在没有任何流体的套管中。如有一向上的力F作用于油管的下端,这个力压缩管柱,如果这个力很大,管柱下部将会弯曲成螺旋弯曲状态如图3b所示,由于油管的自重作用,油管的内力随离底部的距离增加而减小,在中和点处为零(没有压缩力,也没有张力),中和点以上油管处于拉仲状态,并且仍为直线状态。


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点击次数:  更新时间:2018-01-30 09:23:16  【打印此页】  【关闭