测试管柱力学分析

石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERY2020年第48卷第6期—77—V油气田开发工程A井下注水管柱力学测试系统设计贾庆升1张福涛1任从坤1王旱祥2魏振彳姜浩彳刘延鑫$(1.中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院2.中国石油大学(华东)机电工程学院)贾庆升，张福涛，任从坤，等.井下注水管柱力学测试系统设计.石油机械，2020,48(6):77-82.摘要：分层注水已成为开采薄差层油气资源的重要手段，但由于其注水管柱结构、工艺流程和受力情况相对复杂，使得井下轴向力、内外压和温度难以准确掌握。

为了验证注水管柱力学分析理论研究的准确性，设计了基于应变测试技术、水下无线短传和存储回放模式的井下注水管柱力学测试系统。

该系统可进行井下数据检测、提取和远距离数据通信，通过拉压力试验和水下无线短传试验得到测量值。

分析结果表明：测量值与实际值的相对误差均小于5%,从而验证了井下注水管柱力学测试系统满足设计要求。

研究成果对于指导施工管柱的设计以及分层注水工作参数的合理选择具有重要意义。

关键词：注水管柱；力学测试系统；拉压力；数据通信中图分类号：TE934文献标识码：A DOI：10.16082/ki.issn.1001-4578.2020.06.012Design of the Mechanical Test System for Downhole Water Injection StringJia Qingsheng1Zhang Futao1Ren Congkun1Wang Hanxiang2Wei Zhen2Jiang Hao2Liu Yanxin2(1.Petroleum,Engineering Technology Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Company;2.College of M echanical and Elec­tronic Engineering,China University of Petroleum,{Huadong))Abstract:Separate layer water injection has become an important means of exploiting oil and gas resources in thin layers.However,due to the complicated water injection string structure,process flow and stress conditions,it is difficult to accurately understand the axial force,internal and external pressure and temperature of the downhole tool.To verify the accuracy of the theoretical study of the mechanical analysis of the water injection string,the me­chanical test system for the downhole injection string is designed based on the strain testing technology,underwater wireless short transmission and storage playback mode.The system can perform downhole data detection,extraction and long-distance communication・The measured values are obtained through the tension and compression force in­spection and underwater wireless short transmission test.The analysis result shows that the relative error between the measured value and the actual value is less than5%,thus verifying that the mechanical test system of the down­hole water injection string meets the design Tequirements.The study is of great significance for guiding the design of injection string,the selection of separate layer water injection working parameters.Keywords:water injection string;mechanical test system；tension and compression force;data communication施。

深水管柱受力状态分析与实验方法研究的开题报告一、选题背景及意义随着海洋工程技术的发展，深水油气开发趋势日益明显。

深水管柱是深水油气开发中关键的组成部分，其受力状态对深水油气开发的安全和可持续性具有重要影响。

因此，深水管柱的受力状态分析与实验方法研究具有重要的理论和实际意义。

本研究将重点研究深水管柱受力状态分析与实验方法，为深水油气开发提供技术支持与保障。

二、研究内容本研究将围绕深水管柱受力状态分析与实验方法展开研究，具体包括以下内容：1. 深水管柱受力状态分析方法研究针对深水管柱受力状态的复杂性，本研究将开展深水管柱受力状态分析方法的研究。

以弹塑性模型为基础，探讨其在深水管柱受力状态分析中的应用。

研究深水管柱受力状态对管道强度与稳定性的影响，为深水油气开发提供安全与可靠的支持。

2. 深水管柱实验方法研究本研究将开展深水管柱实验方法研究，探讨深水管柱受力状态的实验测试方法。

采用试验验证的方法，研究深水管柱的受力状态和动态响应特性，得到深水管柱动态失稳和破裂的规律和机理。

3. 深水管柱受力状态分析与实验方法的对比分析将分析深水管柱受力状态分析方法与实验测试结果，进一步确定深水管柱受力状态的特征与难点，为深水油气开发的管道设计和管线衬筒优化提供技术支持与参考。

三、研究方案本研究将采用双线性弹塑性模型对深水管柱受力状态进行数值模拟，开展深水管柱受力状态分析方法的研究。

以海洋试验平台为基础，开展深水管柱的实验测试，探讨深水管柱受力状态的实验测试方法。

最终将分析深水管柱受力状态分析与实验方法的对比，确定深水管柱受力状态的特征与难点。

四、研究预期成果完成本研究计划后，预期获得如下成果：1. 深入研究深水管柱受力状态与动态响应特性，为深水油气开发提供技术支持与参考。

2. 探索深水管柱受力状态分析方法及其应用，提出指导深水管道设计的建议。

3. 研究深水管柱实验测试方法，为深水油气开发提供重要的实验研究平台。

4. 确定深水管柱受力状态的特征与难点，为深水油气开发的管道设计和管线衬筒优化提供技术支持。

超深井射孔管柱动态力学分析陈华彬,唐凯,任国辉,廖志开,欧跃强(中国石油集团川庆钻探工程有限公司测井公司,重庆400021)摘要:超深井射孔完井过程中，射孔瞬间形成的动态载荷对射孔管柱产生影响，严重时会使射孔管柱弯曲、断裂。

通过管柱动力学理论分析，利用PulsFrac射孔工程软件对射孔管柱在超深井井况下进行力学仿真。

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对射孔管柱进行隐-显动力学分析。

认识到射孔管柱受到口袋长度、井液密度、管柱长度、射孔厚度、井深以及枪弹变化等因素影响，射孔时受约束的封隔器下端面处射孔管柱受力最大。

提出了提高油气井射孔管柱安全性的6项措施。

关键词:石油射孔;超深井;射孔管柱;动态力学;仿真;有限元分析;安全性中图分类号: TE256.2文献标识码: A1超深井射孔管柱动力学效应超深井射孔井下情况较为复杂，射孔管柱是一个关键部位。

射孔冲击波形成的动态载荷使射孔管柱产生振动，促使管柱轴向拉伸或压缩，严重情况下会使射孔管柱弯曲，甚至断裂[2]。

一般情况下，超深井射孔都会结合封隔器一起作业，以便缩短试油周期和降低成本。

井筒内的射孔管柱上端受到封隔器约束，周围受到套管的限制，射孔管柱可当成单自由度运动体系。

2超深井井况因素对管柱的影响利用射孔工程软件PulsFrac[3]对井况条件下管柱进行影响分析，将油气井基本数据包括地层岩性、杨氏模量、泊松比、孔隙度、渗透率等参数输入到软件中，通过计算模拟出射孔管柱受力变化情况(见表3超深井管柱的有限元分析ANSYS/LS-DYNA软件的动态松弛功能可以实现管柱的隐-显动力学分析。

射孔管柱准静力学阶段的重力载荷可以采用隐式分析，对几何模型应力初始化；射孔瞬间的动态载荷对管柱作用采用显式分析，获取管柱动态阶段的最大响应[5-6]。

一般情况下射孔管柱较长，可能几十米到几百米不等，连接着不同性质的工具,对射孔管柱进行数值分析时进行简化。

4结论利用射孔专业软件的仿真和有限元隐-显动力学分析，表明射孔管柱可以通过这2种软件的应用来预测油气井射孔瞬间射孔管柱的安全性。

管柱受力分析软件软件简介管柱受力分析软件是复杂结构井或者在复杂作业条件下的管柱受力分析的有力工具，该软件可以完成管柱受力分析、安全性校核、动态受力拟合、工具安全性分析、管柱下入能力、管柱组合及受力可视化显示等功能。

对于各种不同的井型和工况，运用软件可以进行井筒内管柱温度及压力环境建模，模拟不同工况条件下的管柱受力状态，校核其安全性。

软件可以精确预测不同工况条件下井筒的温度场及压力场，为准确计算管柱受力提供基础。

软件可计算注水、气举、压裂、酸化、采油采气、自由状态、上提、下放等几乎所有工况下的管柱受力分析。

软件主要功能模块（1）基础数据输入进行管柱受力分析的基本参数，包括单井基本信息、井眼轨迹录入与计算、井身结构等参数，为后续计算做准备。

（2）工况受力分析根据选择的不同工况类型，自由状态、坐封后、注入、返排、生产几种状态的不同温度场及压力场，计算管柱的伸缩量、轴向载荷、扭矩、安全系数随井深的变化曲线，并重点显示危险点的受力状态，给出该点的载荷分量，确定产生危险点的原因。

给出封隔器的受力状况，确定封隔器是否会失效、解封等。

（3）管柱优化设计根据确定的工况类型及参数，用等安全系数法确定最优的管串组合，防止造成资源浪费，并且软件还可以根据确定的管串组合来优化合理的施工参数，以确保在管柱无法替换的情况下达到安全条件。

（4）管串通过能力计算根据确定的管串组合及边界条件，计算管串在下入或起出条件下，管柱能否安全通过，并且提供管串遇卡点的计算。

（5）受力动态展示该模块专门针对压裂注入工况而开发的功能模块，根据压裂过程中不同阶段压裂液的注入量和注入压力，动态展示全部压裂过程中管柱的受力状态，使用户能更直观的看到管柱的受力的变化。

（6）数据库管理套管、油管、工具等数据数据库的录入、修改、添加等，为软件计算等提供基础数据。

高压注水封隔管柱力学分析的开题报告一、选题背景和意义随着油气领域的快速发展，深水井、高温高压井日益增多。

在油气开采过程中，为了控制井筒温度和压力、防止油气溢出和污染地下水等问题，需要采用高压注水封隔管技术。

该技术在现场应用时，会产生大量的隔管柱变形和应力，对管柱的承载能力和稳定性提出了更高的要求。

因此，对高压注水封隔管柱的力学性能进行深入分析，对于保障井下作业的安全和顺利进行具有重要意义。

二、研究内容和方法1.研究内容本文主要研究高压注水封隔管柱的力学性能，具体包括以下内容：（1）高压注水封隔管柱的结构和组成要素的特点和参数；（2）基于柱弹性理论和受力分析，建立高压注水封隔管柱的力学模型；（3）运用ANSYS软件对高压注水封隔管柱的力学性能进行仿真分析；（4）分析高压注水封隔管柱的应力分布、变形情况、稳定性等力学性能指标。

2.研究方法本文将采用以下方法进行研究：（1）文献调研法：收集相关领域的文献资料，了解高压注水封隔管柱的特点和要求，确定研究思路和方法；（2）理论分析法：基于杠杆平衡和柱弹性理论，建立高压注水封隔管柱的力学模型，推导出相关的受力公式；（3）仿真分析法：运用ANSYS软件对高压注水封隔管柱进行力学分析，模拟实际工况下的应力分布、变形情况等；（4）实验验证法：通过现场实验或模型试验，验证理论计算和仿真模拟的可靠性和准确性。

三、预期研究结果和创新点本文的预期研究结果包括：（1）建立高压注水封隔管柱的力学模型，推导出受力分析的理论公式；（2）运用ANSYS软件对高压注水封隔管柱进行力学分析，得出应力分布、变形情况等力学性能指标；（3）对高压注水封隔管柱的力学性能进行分析比较，探讨其受力特点和应用前景。

本文的创新点在于：（1）针对高压注水封隔管柱的受力特点和工程要求，建立了相应的力学模型，提出切实可行的解决方案；（2）在实验结果和工程需求的基础上，提出了相应的改进措施，使高压注水封隔管柱在实际应用中具有更好的稳定性和可靠性。

连续油管水力喷射压裂管柱下入过程力学分析张毅【摘要】水力喷砂射孔分段压裂工艺与连续油管配合，极大地提高了水力喷射压裂作业的工作效率。

在压裂过程中，封隔器能否准确下入到指定位置对压裂生产起着至关重要的作用。

传统人工地面测量方法成本较高、影响因素多、曲线解释困难。

为了解决连续油管水力喷射压裂管柱下入过程中封隔器定位不准确问题，对管柱下入过程中受力以及变形进行理论分析计算，并对测量井下工具下入位置的关键工具———机械定位器进行分析研究，使其能准确测量井下工具的下入位置。

通过测量值与计算值对比证明，其偏差小于9％。

通过两种方式的结合可以准确定位井下工具位置，为后续压裂施工提供了可靠的技术支持。

%The technique of hydraulic sand blasting perforation in staged fracturing coordinates with coiled tubing can improve the frac efficiency.During fracturing,packers are tripped in deter-minative site,which plays a vital role in fracturing operation,and classic method of artificial ground surveying can lead to higher cost,more related factors and more difficult curve interpreta-tion.During coiled tubing hydrojet frac columns are tripped in,theoretical analysis and calculation of the stress and deformation can solve inaccuracy of packers’positioner.The setting location of subsurface tool can be accurately measured through researching the mechanical fixture,and the key tool of measuring setting location of subsurface tool contrasting measurements with calculated value proves its deviation is less than9%.The setting location of subsurface tool can be accurately locatedthrough the combination of the two methods,which can provide reliable technical support for subsequent fracturing construction.【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2016(045)007【总页数】4页(P56-59)【关键词】连续油管;压裂管柱;水力喷射;井下工具【作者】张毅【作者单位】大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆 163453【正文语种】中文【中图分类】TE934.201近年来，大庆油田外围低渗透储层水平井越来越多，为了提高产量，采用水力喷砂射孔分段压裂工艺进行改造。