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本论文对热采井中套管柱、注汽预应力隔热管柱在不同工作条件下的强度设计进行了比较详细的分析,同时对弯曲井眼中完井管柱的高温密封性能、弯曲强度以及管柱的弯曲变形对其截面的椭圆度影响等问题进行了试验研究。
首先对热采井中套管柱受到的内外压力、轴向载荷、弯曲应力,特别是热应力载荷的作用进行分析,得到处于固井和自由状态不同条件下的套管柱受力情况与强度求解公式。分析结果表明,由于注蒸汽过程中热应力的作用,使得套管柱的工作条件愈加苛刻。
热采井中预应力真空隔热管的使用大大提高了注汽过程中的热效率,但不同工况下隔热管柱的受力情况亦复杂多变,装配条件下的预应力隔热管,其内管受拉力作用,而外管受压力作用,当预应力隔热管柱下入井中以后,在作业条件与注汽工况下隔热管柱的受力情况及其危险截面更加复杂。通过对不同工况下隔热管柱的强度分析,得到隔热管柱的强度计算与胀率设计公式。
通过模拟管柱在弯曲井眼中的变形条件,对含接箍油管柱进行高温条件下四点弯曲加载试验,得到高温条件下,管柱接头的强度及密封失效条件与弯曲曲率的关系以及油管柱的弯曲变形对管体椭圆度的影响。试验结果表明N80钢级的2.875in和3.5in油管柱分别在2.5deg/m和2deg/m的造斜率以内不会发生密封失效。管体的弯曲变形对管柱截面的椭圆度影响极小。