項目負責人 練章華

該項目針對井下施工多工況聯作施工工藝特點，以井筒壓力溫度場瞬態預測研究為基礎，通過開展二維、三維施工管柱屈曲理論研究，施工管柱力學行為研究和封隔器膠筒力學行為研究，開發出了一套井下作業施工管柱力學分析軟件，并采用軟件對現場井進行計算設計，主要得出了如下成果：

（1）針對水平井壓裂施工工況，基于管柱屈曲變形理論，同時綜合考慮管柱重力、各種摩擦力、內外流體壓力、井斜、方位等參數，建立了三維管柱屈曲微分方程，并采用微分求積單元法對方程進行數值求解，為管柱力學分析和優化設計提供了理論依據。

（2）針對壓裂施工、固井施工等井下的復雜工況，建立了高排量下管內流體摩阻計算修正的數學模型，該模型能正確計算流體流動對管柱的動態摩阻力。

（3）根據鉆柱的組合結構尺寸、鉆柱內多密度和變體積流體性質，推導出了尾管固井過程中多密度流體位置在鉆柱內隨注入時間變化解析數學模型。

（4）基于本研究推導出的鉆柱摩阻力的數學模型，變形計算的數學模型以及多密度流體位置變化的數學模型，用VB2010開發出了其計算分析軟件，該軟件根據四川龍崗63的數據資料，驗證了其可靠性和適用性。

（5）針對機械式封隔器實際工況和管柱螺旋彎曲理論，提出了斜井井口壓重傳遞計算方法，根據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系曲線，該曲線與現場實際結果吻合，為管柱力學分析提供了依據。

（6）推導了懸掛器強度分析計算的解析模型，為軟件開發提供了數學模型。

（7）建立了懸掛器有限元計算的力學模型，根據該模型對懸掛器坐封、倒扣、固井三種工況進行了精細的有限元力學強度分析，為懸掛器參數選擇及安全性提供了理論依據。

（8）根據本項目建立的井下工具管柱各種工況的力學、數學模型，固井過程中的流體動力學數學模型，開發了井下工具管柱力學分析軟件，該軟件包含了各種管柱的力學強度數據庫、壓裂酸化工具庫以及尾管固井工具庫，該軟件為井下工具管柱力學強度計算、安全性評價提供簡便、可靠的方法和手段。