当前位置：文档之家 › 管柱在井下实际长度的计算

管柱在井下实际长度的计算

  • 格式：pdf
  • 大小：260.65 KB
  • 文档页数：39

下载文档原格式

  / 39

合集下载

井下工具与管柱组配分解

井下工具与管柱组配分解
3、SY341-114(150)（II）注水封隔器
坐封：封隔器随注水管柱下到设计深度，此时配水器的堵塞 器带的死咀子。从油管内加液压，液压经内中心管下水孔作 用在坐封活塞上剪断坐封销钉。坐封活塞推动坐封套、承压 座上行压缩胶筒，同时关闭洗井通道，使胶筒直径变大，封 隔油套管环形空间。因为有自锁机构，当油管压力泄掉后封 隔器仍处于坐封状态。 洗井：从套管内注入不大于5MPa的高压液体，压力液经顶 套的水槽作用在反洗上活塞上并推动其上行，打开上活塞。 压力液打开的上活塞进入内外中心管环形空间并推开下活塞 再进入油套管环形空间，能过底部反洗阀从油管反出，达到 反洗井目的。停洗转注后，液压经内中心管上传压孔关闭反 洗井通道，封隔器重新起到分隔注水层的作用。
1、FXY445-114a可捞式堵水采油工艺管柱 ⑴用途：实现封上采下，封中间采上下的功能。 ⑵技术参数：①最小内通径：φ49mm；
②座封压力：21±2MPa； ③工作温度≤120℃； ④工作压力：20MPa； ⑤解封载荷≤60KN； ⑥联接扣型： 上工具 上端：2 7/8TBG母扣
下端：2 7/8TBG公扣 下工具 上端：2 7/8TBG母扣。
3、SY341-114(150)（II）注水封隔器
解封：上提管柱，剪断销钉剪断，上接 头、内中心管、解封套与管柱向上运动， 顶套、外中心管、卡瓦座、卡瓦及坐封 套等部件依靠胶筒与套管之间的摩擦力 保持不动。卡瓦因解封套的上移与坐封 套分离，胶筒在弹力作用下解封。 监督要点：掌握质量抽检情况(这种封隔 器只能抽检)；下井前检查外观质量，上 下接头丝扣完好，胶筒无损伤，防遇阻 销钉完好。各部紧固。
2、多级封卡封尽可能为下次作业提供便 利
组配管柱
两级封隔器之间所用油管长度的计算： 。
组配管柱计算

井下试油作业现场有关数据的计算1

井下试油作业现场有关数据的计算1

试油作业现场有关数据的计算及技术要求一、通井、洗井通井深度=通井规+变扣接头+油管+方入+油补距洗井深度=通井深度－方入+调整短节+油管挂洗井排量=洗井水量/洗井时间(l/min)洗井液量=2倍井容＝（每米套管容积－1）/1000·洗井深度(m) 二、射孔<一>发射率计算1、常规射孔实射孔数/实布孔数×100% 低于95%补射2、传输联作总实射孔数/总实布孔数×100%=总发射率单层实射孔数/单层实布孔数X100%=单层发射率<二>深度计算1、常规电缆射孔深度(m)L=（D+△h+L1）-HD——标箍深度△h——校正值L1——零长 H——油层顶部L﹥0上提 L﹤0下放2、油管传输射孔深度计算1）一次校深L=H1+△h+L2-HL﹥0管柱向上调整，L﹤0管柱向下调整2）二次校深L=[（J-L1）+△h+L2]-HL﹥0管柱向上调整，L﹤0管柱向下调整 3、测射联作L=H1+△h+△H+L2-HL﹥0管柱向上调整，L﹤0管柱向下调整L——管柱调整值H1——校深短节下接箍深度△h——校正值△H——封隔器坐封时的下滑距L2——总零长J——套管测量记号深度L1——记号至油管短节下接箍长度三、试油求产有关数据计算<一>常规试油一般井管鞋下至油层顶界以上5－15米；水平井下至造斜点以上5－10米（d58mm管鞋）；裸眼井完成在套管鞋以上5－15m。

1、常规试油管柱深度计算：管鞋+变扣+油管+油补距=深度2、常规抽汲计量：m3每抽次抽出量﹤油管容积（3.02l或4.54l）/1000×沉没度（m）理论班产量=抽次*每次抽出量产水量=（量高-放水后高）×计量罐底面积（m2）产油量=（放水后高-底高）×计量罐底面积（m2）3、现场化验计算：1000×35.45×N·V1）、Cl-=————————V水N ——AgNO3当量浓度0.05Cl-——氯离子含量 mg/l用量 mlV ——AgNO3V水——取样水量ml3.65· N·V2）H+= ——————（现场使用盐酸时）V水H+ ——残酸浓度N ——NaOH当量浓度V ——NaOH用量 mlV水——取样水量ml<二>测试试油1、测试试油管柱深度计算：（m）工具长度+反循环+油管+管挂+油补距-方余2、加液垫高度计算H= MFE深度-（负压值×102）= MFE以上工具长度+液面以下油管长度3、加垫液量的计算垫高×油管内容积（3.02l/m或4.54l/m）4、回收高度、回收量的计算H=见液面时井内油管长度+ MFE以上工具长度V=回收高度×油管内容积5、纯回收高度的计算H=回收高度-加垫高度6、洗井深度的计算H=油补距＋油管挂＋反循环接头＋见液面后反循环接头以上油管长度7、测试器卡片有关计算平均流压=二次（流动始压+流动终压）÷2折日产=二次（流动终压-流动始压）×102×3.02÷流动时间min×1440<三>油水量计算1、累计油量计算V=抽汲（放喷）油量+洗井回收油量2、累计水量计算井筒容积＝油层底界以上套管容积－油管本体所占体积（D73mm按1升/米计算、D89mm按1.67升/米计算）洗井回收水量=井筒容积-洗井前灌井筒液量 - 回收油量累计水量＝抽出(放喷)水量+洗井回收量-油层底界以上井筒容积 - 加入量3、常规试油油水层产量折算（适合环行空间未被原油完全置换时，否则不予折算）洗井返出油量m3洗井返出油折算日产量=——————————————×1440射孔点火至洗井结束时间min实际日产油量=抽汲日产油量 + 洗井返出油折算日产量实际日产水量=抽汲日产水量 - 洗井返出油折算日产量环行空间油量＝（洗井深度－抽汲液面深度）*每米环行空间体积（l/m） <四>测液面求产1440·△H·VQ = ——————△tQ——日产液量 m3/d△H——液面上升高度 mV——每米套管容积m3/m△t——测液面时间 min四、注灰数据计算灰浆用量(m3)= （1.2－1.5）倍*0.785d2·HV·ρ1（ρ2-ρ）干灰量G=————————或G=1.465·V·(ρ2-1)（ρ1-ρ）G清水用量Q=V - ———ρ1d——井筒直径 m H――灰塞厚度 mρ1——干灰比重 3.15ρ2——灰浆比重（1.80－1.85）ρ——清水比重 1.0顶替量V1= 灰塞顶部深度×油管内容积根据现场实际经验1m3灰浆用水600l水（或0.6倍灰浆量）；1袋灰用水25l 配成灰浆40l。

常见井下管柱图集讲解

常见井下管柱图集讲解
生产层
人工井底
图
2
常
规
掺水解盐时，
抽 十字叉与油层上
油 界的距离应小于
管 柱
10 m，非掺水解 盐时，尾管长度 应小于50 m。
示
意
图
生产层
2 ½”J55加厚油 管 2 ½”J55平式油 管
CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1 带泄油器
十字叉
生产层
人工井底
图3
φ
70
mm 以
用于大泵提液井。 对接脱接器时应缓 慢进行，不可用力
4、70mm的泵用专用小
外径环空测试泵；
生产层
2 ½”N80平式油 管 2 ½”J55平式油 管 CYBXXTH(L)-X.X-1.2F1
带泄油器 筛管
导锥
生产层
人工井底
30m
图9 环阀杆式泵采油管柱图
用于油气比较高的斜井和 含砂采油生产井。 1）、泵座封进行时，下入速 度要缓慢。 2）、防冲距不可提得过高， 以免将泵解封。
生产层
2 ½”J55加厚油 管
2 ½”J55平式油 管 CYBXXTH-X.X-6.6S7F 2”J55平式油管 专用丝堵 3“平式油管 2 ½”J55平式油 管筛管
丝堵
生产层
人工井底
图8 环空测试管柱示意图
1、上部油管挂短节为环 测专用短节；
2、上部不得使用外加厚 油管和3″油管；
3、下部导锥与油层的距 离必须≥30米；
螺杆泵专用四通上端面以 下6米以内不得有抽油杆接箍， 专用四通上端面以上预留光杆 长度2.0m。
井口转动装置 出油管线 套管法兰
套管 油管
定子 转子 螺杆泵锚定器 十字叉 生产层
图 用于封堵上 11 层，采下层。

卡点公式及计算优化

卡点公式及计算优化

卡点经验计算公式：L=K×λ×103 / P其中L－－卡点深度，m；P－－多次上提平均拉力，kN；λ－－钻具多次上提拉力作用下的平均伸长量，m；K－－计算系数（不同的管柱采用不同的系数。

如：2-7/8＂油管K值取245,3-1/2＂油管K值取375）。

井下被卡管柱的卡点公式计算法优化探讨摘要油田在处理卡钻问题时，第一步要做的工作就是分析卡钻原因，确定卡点的位置，这是制定事故处理方案的前提条件和重要依据。

而运用目前常用的卡点计算公式单独计算得到的深度值往往与实际的卡点深度值相差很远，这无疑将影响到处理事故的进度和成功的几率。

为此，文章将对如何优化卡点计算方法的问题做一探讨，以期能得到更好的卡点计算方法，使计算出的卡点值更接近真实值。

关键词卡钻卡点公式方法探讨（一）前言在油田的钻、完井及修井作业中，经常会碰到井下管柱不能被提起来的现象，也就是人们常说的管柱遇卡。

但对于卡钻，严格地讲应该是用与井下钻具相同的力不能把钻具提起来的现象。

所以说管柱遇卡后，如果现场发现及时，处理得当，那么问题很快就会解决，从而也不会形成卡钻。

但如果现场没有及时发现，或者发现后没有采取果断的、合适的措施进行处理，甚至事发时现场人员就没有给予足够的重视，那么其结果势必将形成真正的卡钻。

卡钻的原因可以说是多方面的，作业时人为和井下原因是造成卡钻事故的常见原因。

但当前在油田上被应用的一些新技术的不成熟和不完善性也使得卡钻事故的发生几率大大提高，同时事故的复杂性和处理事故的风险性也随之大大增强。

就海洋油田渤海地区的自营油田来讲，经不完全统计，迄今为止，有30多口井存在卡钻问题和“准卡钻”问题。

表1所列为部分事故井。

从表中可以看出，在这些事故井中，SZ36-1油田就占了三分之二。

目前SZ36-1油田有250口左右的油气水生产井，也就是说在该地区，平均10口井就有1口井存在井下管柱提不动或“准”提不动的问题。

而根据当前油田的生产状况以及随着油田逐步进入中后期生产，这种事故井的数量还会不断增加。

0513井下作业工艺管柱组配要求

0513井下作业工艺管柱组配要求

ICS 75.020E 14SYBGF XXXXXQ/SY DQ0513-2005代替 Q/SY DQ0513-2000井下作业工艺管柱组配要求The standard of design for string of downhole operation2005-03-20 发布2005-04-01 实施中国石油天然气股份有限公司大庆油田有限责任公司发布中国石油天然气股份有限公司企业标准大庆油田有限责任公司前言本标准代替Q/SY DQ0513-2000《井下作业工艺管柱组配要求》。

本标准与Q/SY DQ0513-2000相比主要变化如下：——增加了抽油杆的内容；——删除了已经不适合的管柱结构内容。

本标准内的有关信息是保密的，其版权属于大庆油田有限责任公司（以下简称油田公司）所有。

未经油田公司质量安全环保部的许可，该标准的任何一部分均不得泄露给第三方，或复制、或储存于可检索系统，也不允许以任何形式或任何方法（电、机械复制、抄录）传播……。

标准使用的管理权属油田公司，用户分两类：a）油田公司和所属单位在其管理、科研、生产和经营活动中有权使用本标准；b）承包商／分包商、制造厂／供方，以上述第一类组织的名义，为达到下述目的也可被授权使用本标准：——为项目做准备或被授权使用本标准；——确实为这些组织执行任务。

本标准的提供程序是在获得充分的保密保证后才予以提供，并且是永不更改的须知程序，被授权使用本标准的单位，有责任安全保管并保证标准不被用于油田公司之外的目的。

油田公司将寻访这些组织，以确认他们是如何执行这些要求的。

本标准由大庆油田有限责任公司开发部提出。

本标准由大庆油田有限责任公司批准。

本标准由大庆油田有限责任公司采油采气专业标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：大庆油田有限责任公司开发部、第三采油厂。

本标准主要起草人：董德贵、初永明、田家祥、沈文龙。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——Q/SY DQ0513-2000。

注水井常规生产管柱设计

注水井常规生产管柱设计

一、组配生产管柱某井井深2190.67m，米联入3.30，油补距2.70m，砂面1801.23m，米采用悬吊井口，悬吊第一根油管底部距大四通阀兰平面8.50m。

油层套管：措施层段：要求进行地面分层配注，合理选择油管及井下工具组配分层注水管柱，写出管柱组配（保留计算过程），并画出管柱示意图。

完成管柱封隔器上端1689.0±0.5米m。

可选工具：Y221M-114封隔器1个，长1.35m，Y221M-80封隔器1个，长1.25m，73mm喇叭口1个，长0.1m，89mm喇叭口1个，长0.1m，23/8和27/8油管若干。

解：该井分层工具在4寸套内，选Y221M-80封隔器，73mm 喇叭口。

封隔器位置：预置封隔器上平面1689.00米；喇叭口位置：封下直接接73mm喇叭口，故喇叭口位置1689.00m+1.25m（封长）=1690.25m,喇叭口下平面位置：1690.25m + 0.1m = 1690.35m；封上共需下入油管长度（除上发兰所接1根油管）：1690.00m（封隔器位置）-2.70m（油补距）-8.50m（发兰接头及所带第一根油管长度）=1679.80m；由于该井4寸套开始于1140.35m，故设计下入23/8加大油管长度：1690.00m-1140.35m=549.65m，加上悬挂器以上23/8加大油管，共设计下入23/8加大油管600.00m；27/8加大油管长度约：1679.80m-600m=1079.80m校深后调整管柱深度选用27/8油管短节。

二、组配生产管柱上题井其他条件、可选工具不变，配注要求该为笼注，请设计组配管柱，画出管柱图，写出计算过程，要求设计管柱满足配注要求。

解：笼注井喇叭口下于油层顶界以上10m左右，或油层低界以下10m左右，该井由于砂面较高，故喇叭口设计在油层顶界以上，现预置喇叭口位置1670.00m；油管选用27/8加大油管和23/8平式油管。

所下油管总长（除上发兰所接1根油管）：1670.00m - 2.70m - 8.50m = 1659.80m；23/8平式油管长度：由于笼注井需要进行冲砂，探砂面，洗井等作业工序，故加深后喇叭口应该到达砂面。

井下管柱组配


组配生产管柱 基本要求
• • • • • • 培训要求： 1、会根据施工方案选择合适的下井工具； 2、会详细分析计算技术参数（油管、井下 工具下入深度等相关数据）； 3、能写出组配管柱结构次序（从下到上）； 4、会画出组配管柱结构示意图； 5、能熟记管柱图标等行业标准 （SY/T5952—94），合理标注井身结构、完 成深度、下井工具名称及深度。
组配管柱计算方法
三、机械采油井管柱 • 泵挂深度=油补距+油管挂长 度+油管挂短节长度+油管累计 长度+泵筒吸入口以上工具长 度。 • 注：按设计的泵挂深度和 尾管完成深度组配。
组配管柱计算方法
• 四、分层管柱 1、单级封隔器管柱 • 完成深度=油补距+油管挂长度+油管挂短节长 度+卡点以上油管累计长度+配产（水）器长度 +封隔器长度+配产（水）器长度+卡点以下油 管累计长度+丝堵长度 2、多级封隔器卡距间管柱 • 卡距长度=上封隔器密封件上端面以下长度+ 中间下井工具长度+中间油管累计长度+下封隔 器密封件上端面以上长度
画下井管柱结构示意图 三、技术要求
1、图幅清洁、整齐，各部比例适当。 2、选择下井工具的特殊符号要正确。 3、图中各工具次序、位置准确。 4、技术要求要写清楚。
╳ ╳井╳ ╳施工下井管柱结构示意图
水泥返高
人工井底 套管下深 完钻井深
画下井管柱结构示意图
• 计算各部件深度注意事项： • 封隔器深度以其密封件中心为准计算。 • 配产器和配水器以其水嘴为准计算。 • 其它部件以上平面为准计算。 • 标注时全部标在上表面.
3、第三级封隔器实配深度
第三级封隔器实配深度=第二级封隔器实配深 度+第二级封隔器下部长度+选用油管长度+配产 （水）器长度+第三级封隔器上部长度。

配管柱基础知识及方法


• 配2上移0.20m，配2深度：2042.8m
（4）配2与封2之间油管长：
• 中间油管长：
• h油=H封2-H配2- h封2上
•
=2055-2042.8-0.46
•
=11.74(m)
• 油管1根9.35m+1.01短节1根+ 1.53短节1根 =11.89m
• 11.89-11.74=0.15(m)
技 术
2、油管桥上排放的油管顺序，必须 与油管记录上的记录顺序一致。
3、现场配下井管柱时，每数出一段
要 工具与工具之间的油管根数均需在
求
与工具连接的油管上打上明显的标 记。
4、把剩余不下井的油管，用麻绳捆 好，使其与下井油管隔开，以免多 下或少下油管。
三、组配管柱的计算方法
一、注水管柱
• 完成深度=油补距+油管挂长度+油管挂短节长 度+油管累计长度+工作筒长度+喇叭口长度+其 他工具长度
准
选好工具、用具和设备：油管及
备
其油管短节若干，15m长钢卷尺1把， 1m长钢板尺1把，笔1支，简易功能
工 计算器1个，油管记录（数据）1份，
作 密封脂或铅油少许,下井工具1套。
1、用钢卷尺或钢板尺测量出下井工 具的长度，并记录在原有的油管记 录上。
操 2、根据施工设计，确定油补距长度
作
ห้องสมุดไป่ตู้
及下入管柱中各个下井工具的深度 （计算方法附后）。
4、上面一级配水器与油管工作筒的距 离大于8m以上。
四、画井下管柱结构示意图
• 技术要求: • 1.图幅清洁,整齐,各部比例适当. • 2.选择下井工具的特征符号要准确. • 3.图中各工具次序,位置准确. • 4.封隔器误差:±0.5m,配水器误差±1.0m,

倒扣诊断技术在井下作业中的应用

52油田井下作业过程中通常会采用倒扣技术进行打捞或者是取换套，但因为倒扣流程中管柱会在井下倒开，凭借肉眼无法观测管柱是否倒开成功。

而如果管柱倒开失败，却没有在第一时间被发现，则会造成对井下作业的限制，最佳补救时期错过必然会影响后续的作业施工。

倒扣诊断技术是对倒扣作业的晶振判断，其在管柱倒开的瞬间对倒扣状态进行判断，从而在第一时间发觉是否出现倒扣失败情况，避免因倒扣失败让井下作业遭受损失。

一、倒扣诊断技术概述所谓倒扣诊断技术主要是用于诊断井下作业中倒扣施工是否成功的技术，其主要原理如下：当管柱倒开的瞬间，管柱之间所连接的丝扣会处于卸开退出的状态，此时管柱公扣将会暴露出来，管柱长度也会因此增加，其在井下可伸长的量受到影响。

此时倒扣诊断技术则可以根据胡克定律对管柱受到的拉力进行计算，公式为：E A F L=λ，该公式当中的λ所代表的是管柱的弹性伸长量，其单位是厘米，而F代表的则是管柱在倒开的时候受到的拉力，L表示的则是管柱的长度，E代表的是管柱此时所具备的弹性模量，A所表示的则是横截面积。

除了管柱倒开瞬间受到的拉力变化以外，管柱在倒开环节其公扣端丝扣的结构以及后续管柱受到拉力变化的规律均能够通过计算公式推导出来。

倒扣诊断技术就是利用各类推导公式最终获取管柱在倒扣之前的倒扣转速以及拉力变化情况。

根据管柱倒扣状态，如果管柱处于倒扣成功的状态，其拉力的变化将和计算值一致，但如果其拉力变化并不符合计算值，则能够判断出管柱处于倒扣失败状态。

二、倒扣诊断技术在井下作业中的具体应用1.平式油管倒扣打捞存在的倒扣问题通常情况下，井下作业采用平式油管进行倒扣打捞时会使用到倒扣诊断技术，其将管柱卡在中和点的位置，然后利用倒扣诊断技术进行倒扣参数计算，了解管柱倒扣过程中的拉力变化情况。

根据对倒扣技术使用时的标准参数查询，能够明确使用27/8in平式油管进行倒扣打捞时，油管的丝扣中长度是48毫米，管柱丝扣的总扣数则是29，倒开管柱的总圈数是12。

液压的环境下的油井管柱力学 共79页

m e2 3n2 – 近似认为管内外密度相等，则： n 0 ；m e
• 任何情况下，虚（应）力都很容易计算； • 有的情况下，无法使用浮力系数法，有效轴向力计算较为困难。
例如，抗内压、抗外挤强度试验的管柱。
• 有的情况下，无法使用压力面积法，真实轴向力计算很困难。例 如，定向井条件下的管柱。
二、复杂液压环境下浮力系数计算式
• 最简单的液压环境：
– 管内外液体重率相等。
• 液柱压力的特点； • 三向等值压应力对钢质管柱的形
状变形和强度破坏不起作用；
一、两种轴向力之间的关系式
• 管柱断面轴向上的虚力：
– 虚力的计算公式：
FxAopoAipi
• Ai ,Ao——断面的内、外圆面积； • Pi ,po——断面内、外的液压力；
– 虚应力计算公式：
x

Aopo
Aipi
• Mises应力的有效应力表达式：
m e23(n2m 2)
两套公式相比: 1、轴向力不同； 2、多了压差剪应力。
三、Mises应力的有效应力表达式
• Mises应力的有效应力表达式：
m e23(n2m 2)
– 钻柱强度计算时，最危险工况是起下钻，此时扭应力 等于零，Mises应力表达式为：
m 1 22 23 2121323s
三、Mises应力的有效应力表达式
• 传统的Mises应力表达式：
– Mises应力，即第四强度理论的等效应力（合 成应力、相当应力），使用真实应力表达：
m 1 22 23 2122313
– 60多年来许多问题争论不休，根本原因就是没有区 分和搞懂两种轴向力。例如中性点。
– 要讲两种轴向力之间的关系，还要讲一个力——虚 力。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

一. 简单条件下的钻柱伸长
2.单一钻柱在单一泥浆中的伸长
– 由于管内外泥浆重率相等，所以 管内外压力相等，即： Po=Pi=Px，则： σr= σt=－ Px=γmx 。
ε 2 = −μ (
σt
E
+
σr
E
)=
2 μPx 2 μγ m x = E E
Δ(dx) = ε 2 ⋅ dx =
2 μγ m x dx E
γ i li
Eqmi
mj j
∑q
j =1
i -1
mj j
l
γ c K i li
∑q
mj j
二. 多段复合钻柱的伸长
2.管内外多段泥浆密度不相等
• 三向等值压应力(虚应力)在第i段引起的伸长： – 应力和应变：
Aoiγ oi − Aiiγ ii σ y = Li Ai
σy 1 ε a = [σ a − μ (σ r + σ t )] = (1 − 2 μ ) E E
• ΔL2的计算： 底面压力σ来自=Pz=γmLΔL2 =
σz
E
L=
γ mL
E
2
• 式中， γm为泥浆重率； Pz为钻柱底端面的泥浆压 力；
一. 简单条件下的钻柱伸长
2.单一钻柱在单一泥浆中的伸长
• ΔL3的计算：在x深度处取截面， 在该断面上取一应力单元进行分 析。 – 考虑管内外泥浆密度相同(最简 单的情况)；
L ΔL = [γ c − 2γ m (1 − μ )] 2E
此式怎么来的？适用性如何？
2
一. 简单条件下的钻柱伸长
1.单一钻柱在空井中的伸长
x ⋅ A⋅γ c = γc ⋅x • 取微段dx，则：σ x = A
• dx在σx的作用下伸长Δ(dx)
Δ (dx) =
σx
E
L
dx
• 全段钻柱的伸长为：
γc ⎧ 1 ⎪
N N ⎤ li N 2 ΔL = ⎢( − f k )∑ l + (1 − f k )∑ ( ∑ li qi ) − f k ∑ li ( ∑ lk ) + f k μL0 ⎥ E⎣ 2 i =1 i =1 qi j =i +1 i =1 k =i +1 ⎦ N N 2 i
γc ⎡ 1
i −1 ⎡ N −1 li N ⎤⎫ ⎡N ⎤ ⎪ ΔL = ⎨( − f k )∑ l + (1 − f k ) ⎢∑ ( ∑ li qi )⎥ ⎬ − f k ⎢∑ li (∑ l j )⎥ + f k μL2 0 E⎪ 2 qi j =i +1 i =1 ⎣ i =1 ⎦⎪ ⎣ i = 2 j =1 ⎦ ⎩ ⎭ N 2 i
d i2 pi − d o2 po d o2 d i2 ( pi − po ) 1 σr = − ⋅ 2 2 2 2 2 do − di do − di d
d i2 pi − d o2 po d o2 d i2 ( pi − po ) 1 σt = + ⋅ 2 2 2 2 2 do − di do − di d
二. 多段复合钻柱的伸长
2.管内外多段泥浆密度不相等
有关符号的规定：
qi = γ c ⋅ Ai
(钻柱线重) (钻柱浮密度) (钻柱线浮重)
Li = 0.5( Li + Li +1 )
(平均深度)
γ i = γ c ⋅ Ki
qmi = qi ⋅ K i
Aoiγ oi − Aiiγ ii K fi = 1 − Aiγ c
• 对同一例题，这四个公式计 算结果完全相同。 • 还存在以下主要问题：
– 不能计算钻杆接头的影响； – 不能计算管内外泥浆密度不同 下的钻柱伸长， – 更不能计算管内外多段泥浆密 度不同下的伸长。
二. 多段复合钻柱：管内外泥浆密度多段不相等
• • • • • • • • • • • • • 共有N段钻柱，现规定以下符号： 各段钻柱的长度：l1，l2 ……li……lN ； 各段底端的深度：L1，L2 ……Li……LN； 各段的平均深度：L1 ，L2 …… Li …… LN ； 各段的外圆面积：Ao1，Ao2 ……Aoi……AoN； 各段的内圆面积：Ai1 ， Ai2 ……Aii……AiN； 各段钻柱截面积：A1，A2 ……Ai……AN； 各段钻柱的空重：q1，q2 ……qi……qN； 各段钻柱的浮重：qm1，qm2 ……qmi……qmN； 各段外泥浆重率：γo1，o2，……γoi……γoN； 各段内泥浆重率：γi1，γi2，……γii……γiN； 各段钻柱浮重率：γ1，γ2，……γi……γN； 各段的线重系数：K1，K2 ……Ki ……KN
– 单一管柱、单一泥浆密度；
• 井内没有泥浆； • 井内有泥浆；
– 多段复合管柱、单一泥浆密度； – 多段复合管柱、管内外多段液体密度不同；
• 定向井内钻柱的伸长：
– 多段复合管柱，管内外多段液体密度不同，井 眼轨迹三维变化，还要考虑摩阻，等。
钻柱伸长计算公式
• 美国钻井手册上有一个计算钻柱在井下 伸长量的公式：
L2 γ c = ( − γ m + μγ m ) E 2
一. 简单条件下的钻柱伸长
2.单一钻柱在单一泥浆中的伸长 • 钻柱总伸长ΔL= ΔL1－ ΔL2+ ΔL3
L2 ΔL = [ γ c − 2γ m ( 1 − μ )] 2E
式中单位： 长度——米； 泥浆密度——公斤 / 升 波松比——0.28
ΔL = ∑ Δ(dx) = ∫
σx
E
0
dx = ∫
L
γ cx
E
0
dx =
γ c L2
2E
一. 简单条件下的钻柱伸长
1.单一钻柱在空井中的伸长
ΔL = ∑ Δ(dx) = ∫
L
σx
E
0
dx = ∫
L
γ cx
E
0
dx =
γ c L2
2E
ΔL =
γ c L2
2E
• 可见，重力作用下的伸长，与钻柱径 向尺寸无关 ，只与钻柱的长度有关。 • 式中，A—钻柱截面积； • γC—钻柱钢材的重率； • E—钢材的杨氏模量；
σy Δ( dl ) = εa = ( 1− 2 μ ) dl E
Aoiγ oi − Aiiγ ii = ( 1 − 2μ ) Li ; EAi
二. 多段复合钻柱的伸长
2.管内外多段泥浆密度不相等
• 三向等值压应力(虚应力)在第i段引起的伸长： – 微段dl的伸长:
ΔLi 3 = ∫
Li +1
Li
1-6 钻柱的伸长 计算
为什么要计算钻柱的伸长？
• 实际井深与测量井深：
– 实际井深的意义：油层和其他地层位置的标志。 – 测量井深与实际井深的差别：
• 测量井深的基准零点是钻井期间的转盘平面，在非钻井 期间，需要进行换算； • 钻柱或电缆的直径不可能与井眼直径相等，所以钻柱或 电缆的轴线不可能与井眼轴线完全重合，所以难以测得 井眼的实际长度。 • 测量井深是根据钻柱或电缆在地面上丈量的长度计算的。 没有考虑钻柱或电缆在井下的伸长量；
二. 多段复合钻柱的伸长
2.管内外多段泥浆密度不相等
• 最后得到的公式为：
ΔLi = ∑
i =1
N
γ c li2 K i
K i li − (1 − 2 μ ) f i L i ⋅ li + [ E 2 qmi
2
∑q
j =1
i −1
mj j
l ]
• 这个公式就要简单的多。当N=1时，公式就变成了：
L ΔL = [γ c − 2γ m (1 − μ )] 2E
Aoiγ oi − Aiiγ ii ( 1 − 2μ ) Li ⋅ dL EAi
Aoiγ oi − Aiiγ ii = ( 1 − 2μ ) EAi
∫
Li +1
Li
Li ⋅ dL
Li +1 Li
Aoiγ oi − Aiiγ ii 1 2 = ( 1 − 2μ ) ⋅ L EAi 2
Aoiγ oi − Aiiγ ii 1 2 Li+1 ΔLi3 = ( 1 − 2 μ ) ⋅ L Li EAi 2 Aoiγ oi − Aiiγ ii 1 2 2 ⋅ （Li +1 − Li） = ( 1 − 2μ ) EAi 2 Aoiγ oi − Aiiγ ii Li + LI +1 = ( 1 − 2μ ) ⋅ ( Li − Li +1 ) EAi 2 Aoiγ oi − Aiiγ ii = ( 1 − 2μ ) ⋅ Li ⋅ ΔL EAi Aoiγ oi − Aiiγ ii ΔLi3 = ( 1 − 2 μ ) ⋅ Li ⋅ li EAi
ΔL =
γ c − 2γ m (1 − μ )
4.2 ×10
7
L
2
此式即为美国API钻井手册上的计算钻柱伸长的公 式。美国人给出的仅仅是单一钻柱在管内外泥浆密 度相同条件下的伸长计算公式。
二. 多段复合钻 柱的伸长
1.管内外泥浆相等
• 采用压力面积法推导公式， 推导过程很麻烦。设共有N 段钻柱，下面有四套公式可 供使用。
下面是此公式的推导过程。
二. 多段复合钻柱的伸长
2.管内外多段泥浆密度不相等
• 任意段第i段自浮重引起的伸长：
ΔLi1 =
γ i ⋅l
2 i
2E
i -1
=
γ cK l
2E
l =
l
2 i i
• 该段以下各段浮重对第i段引起的伸长：
li ΔLi 2 = EAi
= Eqmi
∑q
j =1
i -1 j =1