Page 144 - 修井工程

状态。 如果前面的操作使管柱发生了螺旋屈曲， 那么管柱底部就有一定长度上存在摩擦力，
后续的轴向力变化或轴向变形必然是在原有的力与变形上发生的。 这时的前后关系并不是简
单叠加， 而是前者制约后者。

③螺旋屈曲严重时会引起管柱永久性螺旋变形。
受螺旋屈曲后摩擦力的影响， 管柱下入阶段， 其底部的轴向压力不会太大。 但正因为这
个原因， 使屈曲段变得很长。 而在后面的操作过程中一旦使管柱伸长， 则原有的摩擦力又阻
止轴向变形的重新分布， 造成底部变形自锁， 产生过量局部变形， 引起管柱永久性螺旋变形
（塑性变形）。
（3） 每口井的参数、 操作步骤各不相同。
对于不同的井， 其深度、 压力、 产物性质等不同， 作业的目的也不同， 因而作业管柱组
成以及操作方式就不一样。
与常规上提下放操作方法相比， 高温高压井作业油管具有如下特点：
①上端坐挂于井口， 不能随意调整油管长度； 下端的密封插入管根据油管整体轴向变形
情况可以在封隔器中上下移动。 油管过长会引起下部严重的螺旋屈曲， 甚至永久性弯曲， 而
油管过短则会使密封插入管拔出封隔器。
②高温引起的温度应变、 高压引起的膨胀效应和活塞效应、 油气高速流动的摩擦效应
等， 每种因素对油管轴向伸缩长度的影响都远大于常温常压井作业管柱相应的变形。
③从油管顶端坐挂在井口开始， 后续变形是在前面变形基础上发生的， 直到作业结束。
对管串的受力与变形情况不可能实时观测， 而只能通过井口压力、 温度以及流量等进行
预测。

2.高温高压气井管柱强度设计

对于高温高压深井， 油管不但要承受很大的静载荷， 还要承受很大的交变载荷， 因此抗
拉强度要大。 在下有封隔器的深井中， 油管将承受很高的内压差， 其井口部位的压差值等于
井口关井最高压力。 当放喷或采气到后期时， 油管内压力降低， 而封隔器以上环空的液柱压
力却很大， 因此要求油管抗内压、 抗外挤强度要高。 对于含硫气井， 管柱在作业的各项工序
中的强度建议按表 8 1 所列有关参数设计。

表 8 1 油管强度设计有关参数推荐

强度名称 有关参数推荐

所受最大拉力 小于钢材本身屈服强度的 60%， 即安全系数为 1.67

各工序的剩余拉力， kN ≤300

抗内压安全系数 ≤1.25

抗外挤安全系数 ≤1.125

同时， 由于井深， 在压裂酸化、 压井、 循环洗井等施工中， 油管内摩阻较大， 为降低摩
阻， 油管通径要适当大一些。 为兼顾强度和通径， 必要时可采用不同管径的复合管柱。

3.管柱密封性能设计

对于井口 压 力 和 地 层 压 力 较 高 的 井， 管 柱 内 外 压 差 很 高， 在 以 上35MPa ， 甚 至 达
以上100MPa 。 这就要求螺纹具有非常良好的密封性， 不能渗漏。 一般 圆API 螺纹油管是不
能满足要求的， 要选用 螺纹3SB 、 VAM螺纹或 等SEC 特殊螺纹油管。

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