注水管柱的受力分析及理论计算.pdfVIP

第26卷 第3期 钻 采 工 艺 ·55 · 注水管柱的受力分析及理论计算 孙爱军 ，徐英娜2，李洪洌2，张文复2，滕丽英3 (1吉林油田采油工艺研究院采油所 2吉林油田前大采油厂 3吉林油田采油一厂) 摘 要t注水管柱在工作过程中受井口压力、注入量、井深、井温等的影响，会引起伸缩蠕动，导致封隔器解封 或失效，影响分层注水的水驱效果。为了保障注水管柱有效合理地工作，应准确地掌握注水管柱的应力和轴向变 形，合理地计算注水管柱的伸缩力和伸长量 ，为采取有效合理地预防措施 ，提供理论依据。 关键词：注水管柱；受力分析；伸缩力；伸长量 中圈分类号：TE834．1 文献标识码：A 文章编号：1006—768X(2003)03—055—03 注水时要对所需注水的地层使用封隔器密封， 材料线密度为 lD1，井 口注入压力为 Po；油管内充满 以保证把水准确地注入到设计的配注层位。在注水 密度为 lD2的液体，液体在注水管柱底部产生的静水 过程中，由于井 口压力和注入量的变化，会引起注水 柱压力为 P1；油套环空内密度为 lD2的液体，对注水 管柱应力及轴向变形的改变，特别是在深井高温、高 管柱底部产生的浮力为P2；注水管柱所受周向应力 压注水条件下，准确地掌握注水管柱的应力和轴向 为tt0和径向应力为cr，等呈三向应力状态。注水管 变形，合理地计算注水管柱的伸缩力和伸长量，可以 柱 自重力 P 静水柱压力P1、油套环空液体的浮力 为有效合理预防注水管柱的伸缩提供理论依据，也 P2等引起的静应力和注入液体流动摩擦引起的动 是保障注水管柱有效合理工作的前提。 应力。取圆柱坐标系，圆点在井 口，Y轴沿井眼轴线 注水管柱的受力分析 向下。 1．注水管柱的静应力 1 注水井上大多数是采用TBG073的油管，其外 (1)井 口压力为 P0引起的轴向应力 O0f 径为073，内径为062，壁厚为5．5nml。即：r内=31 nml，外=36．5nml，／r内=17．74％5％，不属于薄 = 壁圆筒问题，应采用弹性力学的拉密解答。 式中：A1一注水管柱内腔截面积，A1=7／d； A2--~ZTJZ管壁截面积，A2= (D 一d2)。 (2)在距井 口为Y的截面处，静水柱压力 P1引 起的轴向静应力 1： 。 ．Pl 其中：P1=詈dl·D2gL· (3)在距井 口为 Y的截面处，油套环空液体浮 力P2引起的轴向静应力 2： P2 ’， 。 圈1 管柱受力分析圈 管柱受力分析如图1所示。设一长轴为 的注 其中：P2=詈DO·／2gL· 水管柱，底端用封隔器坐封，内、外径分别为 d、D，