連續油管螺旋屈曲后與井壁接觸力研究

邵俊麗

摘 要 連續油管對鉆井、修井等作業過程起著非常重要的作用，在油田有著廣泛的應用。本文針對連續油管在井下發生螺旋屈曲問題，采用拉格朗日乘子法推導斜直井與彎曲井段內連續油管發生螺旋彎曲后與井壁產生的接觸力計算公式，

關鍵詞 連續油管 螺旋屈曲 拉格朗日

中圖分類號：TE937 文獻標識碼：A

0引言

連續油管廣泛應用于石油開采的諸多作業（如鉆井、完井、測井、壓裂、采油等）中，在工作過程中，連續油管承受較大的軸向壓力及內外流體等作用，極易發生彎曲失穩，使得失穩連續油管能夠進一步承受軸向壓力，逐步發生多次失穩，形成屈曲后的正弦或螺旋彎曲變形，導致連續油管與井筒摩阻力增加。這給連續油管提放和施加鉆壓帶來困難，嚴重時將導致無法進行軸向載荷傳遞、井下作業失敗。因此，對連續油管進行螺旋彎曲分析勢在必行。本文采用拉格朗日乘子法推導出斜直井和彎曲井中連續油管發生螺旋屈曲的接觸力公式。

1斜直井中連續油管發生螺旋屈曲的接觸力

在斜直井中，連續油管發生螺旋屈曲時形態如圖1，原點在鉆孔的底部中心。Z軸方向是以軸向向上方向為正。Y方向是紙內為正，X的方向垂直于鉆孔的低側。 是管關于X方向的轉角， 是鉆孔與垂直方向的角。連續油管的數學描述

由油管形狀（1）和（2）可求得x和y關于z的一至四階導數，代入至方程（7）和（8）中，得

2結論

采用拉格朗日乘子法推導斜直井井段內連續油管發生螺旋彎曲后與井壁產生的接觸力計算公式，本文的研究方法對連續油管的后屈曲分析提供一定的理論依據。

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