液压环境下的油井管柱力学

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1、液压环境下油井管柱力学的两个问题目录第一章绪论第一节60年前引发的争论第二节关于浮力问题的讨论第三节我曾经犯过的错误附录1：关于浮力问题的似是而非观点摘录附录2：《浅析钻井过程中浮力对井斜的影响》前言与第一章的参考文献争论：浮力能否导致钻柱发生屈曲？批评不正确观点自我批评目录第二章前人研究中的是与非第一节汉陡门：液压环境下杆柱屈曲的临界条件第二节豪金斯：液压环境下管柱轴向应力的实验测量第三节霍尔姆奎斯特：静液柱压力对管柱屈曲的影响第四节鲁宾斯基：钻柱屈曲的临界钻压第五节克林肯伯格：两个中性区及其意义第六节乌兹：管子屈曲的稳定性模型第七节鲁宾斯基：管柱屈曲的临界条件第八节鲁宾斯基：虚力与真

2、实力概念的提出第九节鲁宾斯基：中性轴应力与塑性圆理论第十节汉默林陡：中性点的通用公式第十一节稳定性载荷与稳定力概念第十二节有效轴向力与真实轴向力第十三节阿德诺埃：广义浮力系数第二章的参考文献介绍了12名著名专家的研究成果。其中有鲁宾斯基的四项最著名的成果。每节都有“本书评注”。目录第三章液压环境下的三个最重要公式第一节液压环境下管柱屈曲的条件第二节垂直井眼内管柱的受力分析第三节倾斜井眼内管柱的受力分析第四节截断体液压力合力的处理方法第五节定向井管柱的受力分析第六节循环条件下管柱的受力分析第七节非梯度压力对管柱受力的影响第八节管柱在井下实际长度的计算第九节非浮体管柱的受力分析第十节本章总结

3、与问题讨论附录1：浮力系数计算公式的证明第三章的参考文献本人研究成果概括为三个最重要公式。三个最重要公式贯穿于每一节中。目录第四章套管柱强度设计理论和方法研究第一节概述第二节现行的套管柱组合强度设计理论第三节组合强度设计的有效应力圆理论第四节套管柱强度设计存在的问题及对策第五节套管柱井口装定的设计与计算第四章的参考文献把第三章的研究成果具体应用到套管柱强度设计中。液压环境下的油井管柱力学的两个问题:1.液压环境下油井管柱力学的三个最重要公式；2.我国套管柱强度设计存在的问题及对策；第一部分：液压环境下三个最重要公式1、两种轴向力之间的关系式；2、复杂液压环境下的浮力系数计算式；3、Mi

4、ses应力的有效应力表达式；一、两种轴向力之间的关系式必须建立两种轴向力的概念：油井管柱上有两种物理意义不同的轴向力；两种轴向力计算方法是不同的；两种轴向力的计算数值是不同的；两种轴向力使用的场合是不同的；以前没有这个概念，从今天开始要建立。因为没有这个概念，就会犯错误！以前是犯了错误还不知道，今后不能再犯错误了。一、两种轴向力之间的关系式两种轴向力计算方法压力面积法：轴向力等于：断面以下管柱在空气中的重力，减去断面以下管柱表面上所有液压力的合力。例题：泥浆密度1.2；管柱外径0.127m，内径0.1086m。一、两种轴向力之间的关系式两种轴向力计算方法压力面积法：底端面上的压力(压强)

5、：底面积：液压力的合力一、两种轴向力之间的关系式两种轴向力计算方法压力面积法：液压力合力：断面以下管柱重力：断面上的轴向力Fa：一、两种轴向力之间的关系式两种轴向力计算方法浮力系数法：轴向力等于：断面以下管柱在空气中的重力，乘以断面以下管柱的浮力系数。断面上的轴向力Fe：一、两种轴向力之间的关系式两种方法计算值对比：压力面积法：浮力系数法：可见，两种方法计算的轴向力，差别非常大。甚至符号是相反的。越向上差别越小，井口断面上两种轴向力数值相等。越向下差别越大，井越深差别越大；一、两种轴向力之间的关系式两种轴向力的名称：真实轴向力：用压力面积法计算（根据静力平衡原理计算）；真实存在的轴向力；

6、有效轴向力：用浮力系数法计算；对管柱的形状变形和强度破坏起作用的轴向力。一、两种轴向力之间的关系式两种轴向力目前实际应用的场合：真实轴向力：套管柱组合强度设计中，如果采用双向应力椭圆理论；或者采用三轴应力强度理论，使用的轴向力一定要用真实轴向力。有效轴向力：在钻柱强度设计；管柱摩阻计算；管柱屈曲稳定性的判别；管柱中性点的计算；套管柱单轴抗拉强度计算和校核；等等，都使用有效轴向力。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。一、两种轴向力之间的关系式管柱断面轴向上的虚力：虚力，最早是鲁宾斯基发现的。虚力的产生

7、：在液压环境下（管内、或管外、或管内外有液体压力），就会产生虚力。虚力的实质：三向等值压应力液柱压力的特点；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：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：A——断面的截面积；一、两种轴向力之间的关系式两种轴向力之间的关系：真实轴向（应）力=有效轴向（应）力－虚（应）力有效轴向（应