连续油管钻井力学特性研究

连续油管(CT)技术广泛应用于油气田修井、钻井、完井、测井、增产等作业，在油气田勘探与开发中发挥越来越重要的作用。研究、开发及推广应用连续油管作业技术，将会进一步提高勘探开发效益。本文重点对连续油管载荷、工作力学特性及水力学特性进行了深入研究，完成工作包括： 本文运用管柱三维刚杆和三维软杆模型分析了连续油管所受轴向载荷，对模型的边界条件、侧压力的求解、摩阻系数的处理、测斜数据的处理、屈曲井段的修正等进行了深入分析研究，并计算了连续油管所受应力。模型可分析对比全井段连续油管受力，对连续油管的工作能力和作业状态进行判断。 研究了连续油管的工作力学特性，建立了连续油管弯曲、抗内压强度和外部挤毁压力、直径增长、纵向伸长(缩短)及卡点位置分析计算模型。研究结果表明，连续油管在起、下作业时均将发生交变的弯曲塑性变形；椭圆度越大，抗挤能力越弱，连续油管椭圆度在下井前要进行严格检验，对椭圆度过大的连续油管要禁止下入高压井和超深井；在一定的内压作用下重复工作后，连续油管直径会增长，管壁变薄；连续油管在作业时的纵向伸长量较大，产生附加作用力。 研究了连续油管的流体力学特性，建立了连续油管作业的摩阻压降模型，计算地面管汇(卷筒上)压降、井内压降，尤其建立了偏心环空压降和变径连续油管压降的计算模型。计算结果表明，连续油管作业井比常规井中的压耗高很多，在深井以及小井眼作业中可考虑使用锥形管来降低压耗。 对连续油管危险点进行了应力分析，建立了连续油管疲劳寿命计算模型，并研究了影响连续油管寿命的因素(敏感性分析)以及提高连续油管使用寿命的方法。计算表明，内压、油管外径、油管壁厚、卷筒直径、导向拱半径、杨氏模量、抗拉强度等严重影响了连续油管的寿命。因此，可采用增大卷筒直径和导向拱半径、尽量增加大直径连续油管的壁厚以及优先选用小直径的连续油管等办法来提高连续油管的使用寿命。