項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 練章華

該項(xiàng)目針對(duì)井下施工多工況聯(lián)作施工工藝特點(diǎn)，以井筒壓力溫度場(chǎng)瞬態(tài)預(yù)測(cè)研究為基礎(chǔ)，通過(guò)開(kāi)展二維、三維施工管柱屈曲理論研究，施工管柱力學(xué)行為研究和封隔器膠筒力學(xué)行為研究，開(kāi)發(fā)出了一套井下作業(yè)施工管柱力學(xué)分析軟件，并采用軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)井進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，主要得出了如下成果：

（1）針對(duì)水平井壓裂施工工況，基于管柱屈曲變形理論，同時(shí)綜合考慮管柱重力、各種摩擦力、內(nèi)外流體壓力、井斜、方位等參數(shù)，建立了三維管柱屈曲微分方程，并采用微分求積單元法對(duì)方程進(jìn)行數(shù)值求解，為管柱力學(xué)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

（2）針對(duì)壓裂施工、固井施工等井下的復(fù)雜工況，建立了高排量下管內(nèi)流體摩阻計(jì)算修正的數(shù)學(xué)模型，該模型能正確計(jì)算流體流動(dòng)對(duì)管柱的動(dòng)態(tài)摩阻力。

（3）根據(jù)鉆柱的組合結(jié)構(gòu)尺寸、鉆柱內(nèi)多密度和變體積流體性質(zhì)，推導(dǎo)出了尾管固井過(guò)程中多密度流體位置在鉆柱內(nèi)隨注入時(shí)間變化解析數(shù)學(xué)模型。

（4）基于本研究推導(dǎo)出的鉆柱摩阻力的數(shù)學(xué)模型，變形計(jì)算的數(shù)學(xué)模型以及多密度流體位置變化的數(shù)學(xué)模型，用VB2010開(kāi)發(fā)出了其計(jì)算分析軟件，該軟件根據(jù)四川龍崗63的數(shù)據(jù)資料，驗(yàn)證了其可靠性和適用性。

（5）針對(duì)機(jī)械式封隔器實(shí)際工況和管柱螺旋彎曲理論，提出了斜井井口壓重傳遞計(jì)算方法，根據(jù)該方法得到壓重極限值以及井口載荷與封隔器上壓重的變化關(guān)系曲線，該曲線與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)果吻合，為管柱力學(xué)分析提供了依據(jù)。

（6）推導(dǎo)了懸掛器強(qiáng)度分析計(jì)算的解析模型，為軟件開(kāi)發(fā)提供了數(shù)學(xué)模型。

（7）建立了懸掛器有限元計(jì)算的力學(xué)模型，根據(jù)該模型對(duì)懸掛器坐封、倒扣、固井三種工況進(jìn)行了精細(xì)的有限元力學(xué)強(qiáng)度分析，為懸掛器參數(shù)選擇及安全性提供了理論依據(jù)。

（8）根據(jù)本項(xiàng)目建立的井下工具管柱各種工況的力學(xué)、數(shù)學(xué)模型，固井過(guò)程中的流體動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，開(kāi)發(fā)了井下工具管柱力學(xué)分析軟件，該軟件包含了各種管柱的力學(xué)強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫(kù)、壓裂酸化工具庫(kù)以及尾管固井工具庫(kù)，該軟件為井下工具管柱力學(xué)強(qiáng)度計(jì)算、安全性評(píng)價(jià)提供簡(jiǎn)便、可靠的方法和手段。