连续油管螺旋屈曲后与井壁接触力研究

邵俊丽

摘 要 连续油管对钻井、修井等作业过程起着非常重要的作用，在油田有着广泛的应用。本文针对连续油管在井下发生螺旋屈曲问题，采用拉格朗日乘子法推导斜直井与弯曲井段内连续油管发生螺旋弯曲后与井壁产生的接触力计算公式，

关键词 连续油管 螺旋屈曲 拉格朗日

中图分类号：TE937 文献标识码：A

0引言

连续油管广泛应用于石油开采的诸多作业（如钻井、完井、测井、压裂、采油等）中，在工作过程中，连续油管承受较大的轴向压力及内外流体等作用，极易发生弯曲失稳，使得失稳连续油管能够进一步承受轴向压力，逐步发生多次失稳，形成屈曲后的正弦或螺旋弯曲变形，导致连续油管与井筒摩阻力增加。这给连续油管提放和施加钻压带来困难，严重时将导致无法进行轴向载荷传递、井下作业失败。因此，对连续油管进行螺旋弯曲分析势在必行。本文采用拉格朗日乘子法推导出斜直井和弯曲井中连续油管发生螺旋屈曲的接触力公式。

1斜直井中连续油管发生螺旋屈曲的接触力

在斜直井中，连续油管发生螺旋屈曲时形态如图1，原点在钻孔的底部中心。Z轴方向是以轴向向上方向为正。Y方向是纸内为正，X的方向垂直于钻孔的低侧。 是管关于X方向的转角， 是钻孔与垂直方向的角。连续油管的数学描述

由油管形状（1）和（2）可求得x和y关于z的一至四阶导数，代入至方程（7）和（8）中，得

2结论

采用拉格朗日乘子法推导斜直井井段内连续油管发生螺旋弯曲后与井壁产生的接触力计算公式，本文的研究方法对连续油管的后屈曲分析提供一定的理论依据。

参考文献

[1] 王安义，龙尧，王斐.管柱屈曲行为研究进展[J].西部探矿工程，2010，8（2）：1-3.

[2] 魏仁胜.液压旋转冲击加压器的动态设计[D].天津大学，2008：34-37.

[3] 于永楠，韩志勇，路永明.斜直井眼中钻柱侧向屈曲的研究[J].石油大学学报，1997，21（3）：65-67.

[4] 高国华，李琪，张健仁.管柱在垂直井眼中的屈曲分析[J].西安石油学院学报，1996，11（1）：33-35.

[5] 高国华，李天太，李琪.杆柱在水平井眼中的正弦屈曲[J].西安石油学院学报，1994，9（2）：37-40.

[6] 刘峰，王鑫伟，周宏.斜直井眼中钻柱螺旋屈曲的非线性有限元分析[J].南京航空航天大学学报，2004，36（1）：62-66.

[7] 高德利.油气井关注力学与工程[M].山东东营：中国石油大学出版社，2006.