闫行 闫怡飞 闫相祯

(1.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院 2. 中国石油大学(华东)机电工程学院)

0 引 言

注采管柱作为地下储气库(Underground Gas Storage ，UGS)运行的主要工具，面临地质构造复杂和大流量强注强采的苛刻要求，服役周期管柱的非线性屈曲特性研究是储气库井安全运行的关键问题[1-4]。在储气库井作业过程中，井下压力波动和井身结构等产生的持续动态载荷诱发注采管柱振动位移，易导致变形管柱与套管壁碰撞接触，加剧管柱的变形失效。因此，对动态载荷作用下UGS管柱屈曲特性研究显得尤为必要[5-7]。国内外许多学者对储气库井的管柱屈曲做了大量研究。A.LUBINSKI等[8]对轴压及内外压作用下油管的螺旋弯曲进行了研究，发现了管柱失稳的诱因。练章华等[9]采用 ANSYS模拟分析了高温高压超深气井管柱屈曲形态，获得油管-套管接触压力分布情况。张强等[10]通过慢动力法和有限元计算，对悬挂管柱静力屈曲演变进行了分析。石小磊等[11]建立井口抬升高度预测模型，研究了深水条件下高温气井井口抬升的螺旋屈曲效应。刘祥康等[12]通过有限元模型对热生产等工况下全井管柱的屈曲行为进行研究，发现超深气井管柱产生了不均匀的屈曲变形。

上述文献对管柱屈曲进行了深入研究，为UGS管柱安全生产的进一步研究奠定了良好基础。但国内已建UGS主要以深井和超深井为主，管柱处于复杂的力学工况，以上研究成果未充分考虑作业过程储气库井动态载荷对管柱受力变形的影响，尤其是在UGS井高速气流下特定工况的变形分析，已有研究成果无法完整或准确地描述管柱的非线性屈曲特性。……