邬柯， 李敏， 杨斌

（1.四川宏华石油设备有限公司，四川广汉618300；2.中石化石油工程公司管具分公司，四川德阳618000）

垂直井与水平井钻柱屈曲数学模型优化

邬柯1， 李敏2， 杨斌1

（1.四川宏华石油设备有限公司，四川广汉618300；2.中石化石油工程公司管具分公司，四川德阳618000）

对钻柱在井眼内的受力情况进行了分析，得到钻柱在井下的几种屈曲形式。同时对国内外利用能量法推导的垂直井与水平井钻柱屈曲数学模型进行分析对比，分别考虑井眼中在内外流体压力作用下钻柱单位长度重量及钻柱与井壁的摩擦系数，推导出更适用于现场垂直井和水平井钻柱临界屈曲载荷的正弦屈曲临界载荷与螺旋屈曲临界载荷的新数学模型。通过屈曲载荷新数学模型的建立，为现场预测钻柱稳定性提供了可靠的理论依据。

钻柱；屈曲；垂直井；水平井；数学模型

0 引言

钻柱在钻井过程中，由钻头、钻铤、钻杆及方钻杆等组成。钻柱在狭长井眼中工作，需要提供钻井液流动通道，提供压力，传递扭矩，起下钻，通常上部受拉，下部受压，加上钻柱自重以及与井壁的摩擦，使钻柱处于十分复杂的受力、变形及运动状态下，可能产生不同形式的屈曲［1］。钻柱屈曲对石油工程中的诸多方面都有不良影响，容易造成钻具疲劳损坏等，从而影响钻具的寿命，是油气井钻采工程中的关键技术问题之一［2］。据统计，2013年西南油气田所钻的井眼类别中，水平井占50%左右，水平井中钻柱的稳定性关系着钻井的安全性。……