[发明专利]一种高温高压高产油管柱套管摩擦磨损预测方法

权利要求书

1.一种高温高压高产油管柱套管摩擦磨损预测方法，其特征在于，包括：

根据油管柱套管的动力学模型确定油管柱套管的油套管相对滑移总位移L_h；

其中油管柱套管的动力学模型为：

式中:E为管柱材料的弹性模量，Pa；A为管柱的横截面积，m²；ρ为体密度，kg/m³；I为管柱的抗弯刚度；V为管内流体速度；

边界条件和初始条件为：

根据高温高压高产气井油管柱临界屈曲荷载计算模型确定油管与套管内壁的接触力N；

根据现场实际工况材料和完井液开展油套管摩擦磨损单元试验确定油套管的滑动摩擦系数μ、磨损效率η/H_b；

根据油套管相对滑移总位移L_h、油管与套管内壁的接触力N、滑动摩擦系数μ、磨损效率η/H_b确定油套管磨损体积、磨损面积；

所述高温高压高产气井油管柱临界屈曲荷载计算模型包括直井段管柱屈曲临界荷载计算模型、造斜段管柱屈曲临界荷载计算模型、稳斜段管柱屈曲临界荷载计算模型、水平段管柱屈曲临界荷载计算模型；

所述直井段管柱屈曲临界荷载计算模型为：

式中：F_cr为临界荷载；E为管柱的弹性模量；I为管柱的极惯性矩；l为油管的长度；q_e为微元段管柱的重力；

所述造斜段管柱屈曲临界荷载计算模型为：

式中：F_cr为临界荷载；q_e为微元段管柱的重力；α为管柱的井斜角；E为管柱的弹性模量；I为管柱的极惯性矩；f为油管-套管之间的摩擦力；k为造斜段管柱的曲率；r为管柱截面形心至井眼轴心的径向距离，m；

所述稳斜段管柱屈曲临界荷载计算模型为：

其中，

式中：F_cr为临界荷载；l为油管的长度；q_e为微元段管柱的重力；f为油管-套管之间的摩擦力；

所述水平段管柱屈曲临界荷载计算模型为：

式中：F_cr为临界荷载；E为管柱的弹性模量；I为管柱的极惯性矩；q_e为微元段管柱的重力；f为油管-套管之间的摩擦力。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压高产油管柱套管摩擦磨损预测方法，其特征在于，其磨损效率计算公式为：

式中：η/H_b为磨损效率；Δm为称重得出的磨损减少的质量；ρ为油管材料密度；f为摩擦力；s为滑移行程。

3.根据权利要求1所述的一种高温高压高产油管柱套管摩擦磨损预测方法，其特征在于，所述油套管磨损体积的计算公式如下：

式中：V为油套管磨损体积；L_h为油套管相对滑移总位移、N₁为油管与套管内壁的接触力、μ为滑动摩擦系数、η/H_b为磨损效率；

式中：S为油套管磨损面积；L_h为油套管相对滑移总位移、μ为滑动摩擦系数、η/H_b为磨损效率；N₂为油管与套管内壁的线接触力，N/m。