油气测试管柱力学分析与优化设计软件及应用

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1、石油机械2013年第41卷第4期CHINAPETR0LEUMMACHINERY一89一．_油气田开发工程油气测试管柱力学分析与优化设计软件及应用李敬元李子丰郭蕾(1．燕山大学石油工程研究所2．中国石油集团钻井工程技术研究院)摘要：在油气井测试过程中，特别是高温高压气井、超深井、水平井的测试，测试管柱在轴向力、管内外压力、弯矩、扭矩及温度等因素的作用下，会形成复杂的应力和应变，有时会造成管柱断脱和屈服破坏。为此，开发了油气测试管柱力学分析与优化设计软件。该软件考虑井眼轨道、测试管柱结构、测试阀类型、井内外流体性能、管柱内外压力、管柱与井壁间的摩擦因数、管柱温度及地

2、层温度，可计算出油气测试过程不同作业阶段管柱的受力状态，包含管柱的轴向拉力、扭矩、应力安全系数、稳定性状态及伸长等参数，可以对多级管柱组合的各级长度进行优化。现场应用结果显示，软件的计算精度满足工程作业需要。关键词：试油；试气；测试管柱；力学分析；优化软件中图分类号：TE27文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2013．04．021SoftwareforMechanicalAnalysisandOptimizationDesignoftheOil-gasTestStringLiJingyuanLiZifengGuoLei(1．

3、PetroleumEngineeringInstitute，YanshanUnive~ity2．CNPCDrillingResearchInstitute)Abstract：Inthetestingprocessofoil-gaswells，especiallyhightemperatureandhilghpressurewells，super-deepwellsandhorizontalwells，theteststringwillhavecomplexstressandstrainduetotheeffectsofaxialforce，innerandout

4、erpressuresofthestring，bendingmoment，torqueandtemperature．SometimesstringbreakingandyielddamagewillOccur．Therefore．thesoftwareforthemechanicalanalysisandoptimizationdesignoftheoi1一gasteststringwasdeveloped．Thesoftwareconsidersshafttrajectory，teststringstructure，testvalvetype，fluidper

5、-formanceinsideandoutsidethewell，internalandexternalforcesofthestring，frictioncoeficientbetweenstringandwellwall，stringtemperatureandformationtemperature．Itcancalculatetheforceconditionsofthestringatdifferentoperatingstagesintheprocessofoil—gastesting，includingparameterssuchasstring’

6、Saxialtension，torque，stress，safetycoeficient，stabilitystateandelongation．Anditcanoptimizethelengthofthesectionsofmultistagestringassembly．Thefieldapplicationshowsthatthecalculationprecisionofthesoftwaremeetstheneedsofengineeringoperation．Keywords：oiltest；gastest；testingstring；mechani

7、calanalysis；optimizationsoftware成复杂的应力和应变，有时会造成管柱断脱和屈服O言破坏¨I2J。为此，现场作业急需油气测试管柱力学分析和优化设计软件指导设计和施工。笔者在文献在油气井测试过程中，特别是高温高压气井、【3—5]的基础上，用VisualBasic2008、Teeehart超深井和水平井的测试，测试管柱在轴向力、管内7和Ofice软件编写了油气测试管柱力学分析与优外压力、弯矩、扭矩及温度等因素的作用下，会形化设计软件，并在西部某油田得到了广泛应用。基金项目：国家自然科学基金资助项目“考虑钻井液动力润滑作用的旋转钻柱涡动状态

8、研究”(51244004