Page 143 - 修井工程

工。 作业管柱实用可靠的技术难题表现在以下几个方面：
（1） 防止作业过程中钻杆出现应力腐蚀开裂。 应力腐蚀开裂是钻杆面临的第一大技术

难题， 对于高强度钻杆而言， 硫化物应力腐蚀开裂所需时间比较短。
（2） 钻杆测试密封。 众所周知， 钻杆的螺纹承压密封性能较差， 必须开展这方面的试

验， 同时也需进行密封脂、 密封元件的密封性能试验， 以确保作业过程安全可靠。
（3） 作业油管挂。 作业油管柱研究要解决的难题是怎样进行油管选材、 强度分析、 井下

工具选择、 气密封可靠性分析及其他配套工具分析。 从这些分析中总结出管柱结构设计的原则
和方法， 优化组合出适合高温高压深井作业的管柱组合， 为作业施工安全顺利进行打下基础。

2） 安全控制及安全监测问题
（1） 安全控制。
①井口安全控制难点包括两个方面： 一是怎样控制油压、 套压， 确保井下安全； 二是在
地面流程出现复杂情况时， 怎样快速可靠地进行紧急关井， 确保井口安全。
②地面流程安全控制难点包括两个方面： 一是地面流程出现超压情况时， 怎样进行自动
泄压， 确保地面流程安全； 二是地面流程出现天然气泄漏时， 怎样确保人员安全。
（2） 安全监测。
①地面流程必须具备可靠的安全监测功能。
②必须制定可靠的安全监测工艺技术措施。
③将安全监测和安全控制形成一个完整的安全测试体系。

二、 高温高压气井作业管柱安全分析与设计

1.作业管柱的受力与变形特点

对于给定的一套作业管柱， 影响受力与变形的外界因素包括重力、 内外流体压力、 流体
流动黏滞力、 温度、 顶部悬重控制、 底部封隔器处约束方式及操作顺序等。 这些因素共同作
用， 使管柱的力学分析与计算非常复杂， 主要表现为：

（1） 多种效应并存。
管柱除常规的温度效应、 膨胀效应、 屈曲效应及重力效应外， 还有流体流动黏滞力及离
心力的作用。
（2） 螺旋屈曲的影响。
螺旋屈曲的影响不能简单地理解为使管柱轴向缩短。 与其他因素相比， 螺旋屈曲直接引
起的管柱轴向缩短量很小， 以至于有人认为可以忽略掉螺旋变形影响。 实际上， 在一定条件
下， 螺旋屈曲对管柱变形的影响比其他因素更大。 主要表现如下：
①螺旋屈曲改变管串下入 （或坐封封隔器） 阶段管柱轴向力的分布。
计算表明， 随着管柱底端轴向压力的不断增加， 将出现螺旋屈曲。 屈曲后管柱与井壁接
触， 引起摩擦力。 轴向压力越大， 屈曲越严重， 摩擦力也就越大。 管柱底端轴向压力有一个
极限值， 无论管柱有多长， 即使全部管柱重力都压下去， 底端的轴向力也不会超过这个极
限。 对于实际使用的管柱， 这个极限值并不大， 因而通过下放管柱来给封隔器加压往往达不
到预期效果。
②螺旋屈曲制约管柱的变形。
作业管柱下入井中， 每次对作业工具进行操作， 都会不同程度地改变管柱的受力与变形

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