油氣井管柱力學(xué)與工程

內(nèi)容概要

《油氣井管柱力學(xué)與工程》基于作者近十年來(lái)積累的相關(guān)研究成果編輯而成，主要討論各種管柱在不同井眼（垂直井、定向井、水平井及大位移井等）約束條件下的力學(xué)行為（包括穩(wěn)定性、動(dòng)靜態(tài)特性、整體受力、應(yīng)力應(yīng)變、機(jī)械強(qiáng)度及高溫高壓效應(yīng)等），并結(jié)合工程應(yīng)用闡述與油氣井管柱密切相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和控制技術(shù)等?！队蜌饩苤W(xué)與工程》的主要內(nèi)容包括：基本方程，受不同井眼約束管柱的屈曲及后屈曲理論，大位移井管柱摩阻和扭矩的數(shù)值分析方法，底部鉆具組合靜動(dòng)態(tài)分析方法，復(fù)合套管柱載荷分析與強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，油氣測(cè)試管柱受力與變形分析及高溫高壓井筒安全性評(píng)價(jià)計(jì)算方法，以及實(shí)體膨脹管（套管）的塑性變形力計(jì)算方法及旋轉(zhuǎn)膨脹工具的設(shè)計(jì)理論等?！队蜌饩苤W(xué)與工程》注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，在系統(tǒng)介紹油氣井管柱力學(xué)基本概念和理論方法的同時(shí)，給出了大量的工程實(shí)例和算例分析，以便幫助廣大讀者理解與應(yīng)用書(shū)中所介紹的相關(guān)理論與技術(shù)內(nèi)容。

作者簡(jiǎn)介

高德利，男，1958年生于山東禹城。1982年元月大學(xué)畢業(yè)于華東石油學(xué)院油氣鉆井工程專業(yè)，1984年獲西南石油學(xué)院機(jī)械工程碩士學(xué)位，1990年獲石油大學(xué)油氣田開(kāi)發(fā)工程專業(yè)工學(xué)博士學(xué)位，1992年作為博士后被清華大學(xué)晉升為固體力學(xué)副教授，1993年被評(píng)聘為石油大學(xué)（北京）石油工程系教授。現(xiàn)任中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣井工程國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科負(fù)責(zé)人、“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授、教育部IRT0411創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人、石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、校學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任及中國(guó)科協(xié)委員等職。他長(zhǎng)期從事石油與天然氣工程領(lǐng)域的教學(xué)和科研工作，以“油氣井力學(xué)／信息與控制工程”為主攻方向，已完成國(guó)家級(jí)及部級(jí)重點(diǎn)研究課題20余項(xiàng)，主要研究成果獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)（專題負(fù)責(zé)人）及二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（第一完成人），以及省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)3項(xiàng)及二等獎(jiǎng)5項(xiàng)，并獲國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng)，同時(shí)合作發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇。自1992年以來(lái)，先后榮獲首屆“孫越崎科技教育基金”能源大獎(jiǎng)、第四屆中國(guó)青年科技獎(jiǎng)、首屆“清華大學(xué)優(yōu)秀博士后”獎(jiǎng)及全國(guó)“留學(xué)回國(guó)人員成就獎(jiǎng)”，是“國(guó)家教委跨世紀(jì)優(yōu)秀人才基金”（1994年）及“國(guó)家杰出青年科學(xué)基金”（1998年）的獲得者。1993年被評(píng)選為北京市高等學(xué)校（青年）學(xué)科帶頭人，1995年被評(píng)選為首批中國(guó)石油天然氣總公司（部級(jí)）跨世紀(jì)學(xué)術(shù)、技術(shù)帶頭人，1996年首批入選國(guó)家“百千萬(wàn)人才工程”（第一、二層次）。1993年開(kāi)始享受國(guó)務(wù)院頒發(fā)的政府特殊津貼。

書(shū)籍目錄

第1章基本方程 1.1平衡方程、幾何方程及物理方程 1.2彈性管柱的變形控制方程 1.3管柱屈曲微分方程 參考文獻(xiàn) 第2章油氣井管柱屈曲行為 2.1引言 2.2無(wú)重管柱的屈曲行為 2.3水平井管柱自重對(duì)后屈曲的影響 2.4斜直井管柱自重對(duì)屈曲行為的影響 2.5彎曲井眼內(nèi)管柱屈曲及后屈曲行為 2.6摩擦與管柱屈曲的耦合效應(yīng) 2.7關(guān)于管柱屈曲接觸力的討論 2.8抽油井桿管磨損預(yù)測(cè)與防治 參考文獻(xiàn) 第3章油氣井管柱摩阻和扭矩 3.1管柱摩阻和扭矩計(jì)算模型 3.2管柱摩阻和扭矩?cái)?shù)值分析軟件 3.3大位移井摩阻和扭矩實(shí)例分析 參考文獻(xiàn) 第4章套管柱載荷分析與強(qiáng)度設(shè)計(jì) 4.1引言 4.2套管柱設(shè)計(jì)模型 4.3套管柱載荷分析 4.4套管強(qiáng)度計(jì)算方法 4.5套管柱優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件 4.6實(shí)例分析 4.7稠油熱采井套管應(yīng)力分析 參考文獻(xiàn) 第5章底部鉆具組合動(dòng)靜態(tài)分析 5.1 BHA運(yùn)動(dòng)學(xué) 5.2 BHA渦動(dòng)與井斜控制理論 5.3 BHA橫向振動(dòng)特性 5.4底部鉆具組合靜力分析 參考文獻(xiàn) 第6章油氣井測(cè)試管柱力學(xué)行為 6.1引言 6.2測(cè)試管柱力學(xué)計(jì)算模型 6.3測(cè)試管柱力學(xué)計(jì)算方法 6.4測(cè)試管柱力學(xué)算例分析 6.5井筒溫度場(chǎng)及套管附加載荷 6.6高溫高壓井筒安全評(píng)價(jià)軟件 參考文獻(xiàn) 第7章實(shí)體膨脹管的塑性變形力 7.1相關(guān)知識(shí)概述 7.2求解實(shí)體管塑性變形力的工程法 7.3實(shí)體管膨脹力的數(shù)值分析 7.4實(shí)體管（套管）的膨脹實(shí)驗(yàn) 7.5旋轉(zhuǎn)膨脹工具設(shè)計(jì)理論 參考文獻(xiàn) 第8章套管鉆井管柱力學(xué)計(jì)算 8.1垂鉆時(shí)套管柱的扭矩計(jì)算 8.2套管鉆井管柱屈曲計(jì)算 8.3套管鉆井實(shí)例分析 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   4.5.1輸入數(shù)據(jù)的分類與組織結(jié)構(gòu) 在套管柱設(shè)計(jì)中所涉及的參數(shù)很多，根據(jù)它們的特點(diǎn)可分為四類：對(duì)于每一口井只有單一數(shù)值的參數(shù)，如井名和總井深等；參數(shù)的值沿井深方向變化，有多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)（井深值，參數(shù)值），如井內(nèi)溫度、地層的孔隙壓力和破裂壓力等，在不同深度處的溫度和壓力值不同；參數(shù)和套管柱層次有關(guān)，但對(duì)于每層套管柱只有單一的數(shù)值，如套管柱外徑、套管鞋深度和設(shè)計(jì)系數(shù)等；參數(shù)沿井深方向變化，且每層都不同，如鉆柱組成、設(shè)計(jì)者自定義內(nèi)外壓力等。根據(jù)各類參數(shù)的不同特點(diǎn)，為了對(duì)它們進(jìn)行有效的管理，必須分別定義不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)描述它們。 參數(shù)的各要素用一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織起來(lái)。第一類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組成為：變量名稱，變量類型，變量的單位名稱，數(shù)據(jù)格式字符串，換算系數(shù)，變量數(shù)值。第二類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組成為：變量名稱，變量類型，單位名稱，數(shù)據(jù)格式字符串，換算系數(shù)，深度數(shù)值（一維數(shù)組），變量數(shù)值（一維數(shù)組），一維數(shù)組下標(biāo)代表數(shù)據(jù)點(diǎn)序號(hào)。第三類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組成為：變量名稱，變量類型，單位名稱，數(shù)據(jù)格式字符串，換算系數(shù)，變量數(shù)值（一維數(shù)組），一維數(shù)組的下標(biāo)代表套管柱層次序號(hào)。第四類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成：變量名稱，變量類型，單位名稱，格式字符串，換算系數(shù)，深度數(shù)值（二維數(shù)組），變量數(shù)值（二維數(shù)組），其中第一個(gè)下標(biāo)代表套管柱層次序號(hào)，第二個(gè)下標(biāo)代表數(shù)據(jù)點(diǎn)序號(hào)。對(duì)于無(wú)量綱量（如設(shè)計(jì)系數(shù)、字符串和布爾型變量等），則在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中不需要變量類型、單位名稱、格式字符串和換算系數(shù)。 4.5.2支持混合單位制 計(jì)算程序的輸入和輸出界面支持任意的參數(shù)單位，即設(shè)計(jì)者輸入和程序輸出的參數(shù)的單位可由設(shè)計(jì)者根據(jù)需要而設(shè)定，而保存設(shè)計(jì)者的輸入?yún)?shù)的內(nèi)部文件和參與內(nèi)部運(yùn)算的變量采用國(guó)際單位制，它們之間的換算由程序在內(nèi)部自動(dòng)完成，設(shè)計(jì)者無(wú)須關(guān)心且也覺(jué)察不到它們之間的換算過(guò)程。換算過(guò)程略圖如圖4—5—1所示。 溫度值在不同單位之間換算不能由簡(jiǎn)單的換算系數(shù)相乘（除）實(shí)現(xiàn)。解決辦法是：給它們定義廣義換算系數(shù)，在程序內(nèi)部根據(jù)不同換算系數(shù)分別調(diào)用不同的換算函數(shù)實(shí)現(xiàn)換算過(guò)程。

編輯推薦

《油氣井管柱力學(xué)與工程》適合從事油氣鉆采工程、探礦工程、礦業(yè)工程及相關(guān)專業(yè)的科研人員和技術(shù)人員閱讀，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的參考書(shū)。

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