直井中抽油桿柱的后屈曲分析.pdf

1、受井眼橫向約束管柱的屈曲是油氣井工程的關鍵問題之一。嚴重的管柱屈曲會引起油管、鉆柱的破壞，套管和油管的磨損，鉆進時摩阻的增加等等一系列的危害。由于管柱的橫向變形受到約束，管柱初始屈曲后將會經(jīng)歷正弦屈曲狀態(tài)、向螺旋屈曲轉化和螺旋屈曲狀態(tài)，直至最后鎖死，它的后屈曲行為十分復雜。 本文研究了在壓扭組合作用下的有重抽油桿柱的螺旋后屈曲現(xiàn)象。給出受壓扭組合作用管柱的非線性屈曲方程，分析了受直圓管約束的有重管柱的后屈曲行為。利用能量變分原理

2、和平衡法得到了直圓管中有重管柱在軸向載荷和扭矩共同作用下的屈曲平衡方程，并對所得四階強非線性常微分方程進行分析、求解，得到了屈曲方程的解析解，其解析解表示了管柱的實際屈曲構型。結果表明，受壓扭組合作用的有重管柱的屈曲構型為上疏下密的螺旋曲線。同時得到了屈曲微分方程相應的自然邊界條件、管柱與約束管壁間接觸力的方程以及兩端僅受壓力作用的有重管柱的臨界力公式。并結合接觸力最小值為零的條件，驗證了受直圓管約束的有重管柱的螺旋屈曲狀態(tài)為可能存在的