流体流动对曲管产生的压力

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【摘要】主要考察了流体压力及流动液体在井中对曲管，套管及钻杆的冲力。对曲管的液体压力已有了一个成熟的大体的认识，在特殊情况下，例如，用于管的弯曲分析中有一个“假设的力“，它的产生是为了解释实际的物理特性。也有一些新的问题，例如管的偏心率在液体压力下的作用以及在弯管中表面的流动的影响等都已经被测定了出来。弯管中由液体压力产生的侧向的力要比预计的高很多，同时它对摩擦力负载和套管的卡钻有非常重要的意义。

【关键词】摩擦力 曲管

1 流体流动摩擦力计算模型1.1 流体类型

1.1.1 宾汉塑性液摩擦阻力

宾汉塑性模型只要用于计算与层流有关的摩擦阻力。这种限制的依据是因它不能精确描述高剪切速率的剪切强度。层流和紊流中使用。

钻柱内的流速可由方程式1计算：

V=Q/2.4482

d （式1）

决定层流和紊流的临界速度可以由2计算：

2 流体阻力的表达式

在管内从第一截面流到第二截面时，由于流体层之间的分子动量传递而产生的内摩擦阻力，或由于流体之间的湍流动量传递而引起的摩擦阻力，使一部分机械能转化为热能。我们把这部分机械能称为能量损失。管路一般由直管段和管件、阀门等组成。因此，流体在管路中的流动阻力，可分为直管阻力和局部阻力两类。直管阻力是流体流经一定直径的直管时，所产生的阻力。局部阻力是流体流经管件、阀门及进出口时，由于受到局部障碍所产生的阻力。

所以，流体流经管路的总能量损失，应为直管阻力与局部阻力所引起能量损失之总和。

当液体流经等直径的直管时，动能没有改变。由柏努利方程式可知，此时的流体的能量损失应为：

（1）液压下管柱中产生的虚拟力，是一个系统达到稳定平衡时所引起的轴向力，它是实际存在的作用力。由引起虚拟力的原因可见，将它理解为“ 作用于钻柱侧壁的泥浆压力在钻柱轴向引起应变，相当于一个轴向应力的作用，此轴向应力就是虚应力” 是不对的。由能量法导出的虚拟力与Lame公式和广义胡克定律导出的虚拟力，二者只有在特定条件下（泊松比υ=0.5时）才是一致的。

（2）所谓“ 虚拟力为正时（称弯曲力）管柱要弯曲，虚拟力为负时（称稳定力）管柱不会弯曲” 的观点是不对的。这是因为不管虚拟力是正是负，决定管柱弯曲的条件是（5）式所决定的有效轴向力是否达到或超过失稳弯曲的临界压力，达不到临界值，即使虚拟力是正值也不会弯曲，超过临界值，即使虚拟力是负值也要弯曲

（3）固井后套管在试压过程中，在水泥面附近的套管柱将产生很大的弯曲，有可能造成弯曲。所以在套管连顶计算中，要考虑用加大预拉力的方法来防止弯曲。

参考文献

[1] 钻井手册编写组.钻井手册（下册）[M].石油工业出版社

[2] 四川省石油管理局，西南石油学院《钻井测试手册》编写组.钻井测试手册[M].石油化工工业出版社

[3] 汪志明，崔海清，何光渝.流体力学[M].石油工业出版社

[4] 龚伟安.液压下的管柱弯曲问题[J].石油钻采工艺）， 1987（01）