油氣井桿管柱力學(xué)及應(yīng)用內(nèi)容簡介

本書詳細介紹了油氣井桿管柱動力學(xué)基本方程在分析油氣井桿管柱的穩(wěn)定性、桿管柱的穩(wěn)態(tài)拉力和扭矩、鉆柱振動、下部鉆具三維力學(xué)分析與井眼軌道預(yù)測、有桿泵抽油系統(tǒng)參數(shù)診斷與預(yù)測、熱采井管柱力學(xué)分析和固井等方面的應(yīng)用。

本書為石油高等院校研究生教材，也可供石油工程界和力學(xué)界的工程技術(shù)和研究人員參考。

本書緊緊圍繞油氣井桿管柱的力學(xué)問題這一中心，首先介紹了油氣井井眼軌道和桿管柱，接著從油氣井桿管柱動力學(xué)基本方程出發(fā)，對油氣井桿管柱的諸類力學(xué)問題進行了系統(tǒng)、詳細的論述，最后論述了套管柱的熱彈性力學(xué)問題。 收入書中的內(nèi)容都是近幾年的研究成果，其他教材和專著中已有的內(nèi)容，基本不再收入。而且，這些理論成果，基本都在實踐中得到了成功的應(yīng)用。

李子豐，教授，博士生導(dǎo)師。1982年7月出生，河北省遷安市人。1983年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院鉆井工程專業(yè)；1988年于該院石油機械工程專業(yè)獲磺士學(xué)位；1992年于石油大學(xué)（北京）油氣田開發(fā)工程專業(yè)獲博士學(xué)位；1992—1994年在哈爾濱工業(yè)大學(xué)做力學(xué)博士后。1994—1997年為大慶石油學(xué)院研究員。1997—1998年為大慶石油學(xué)院研究員，大慶市政協(xié)常委。1999年中國地質(zhì)大學(xué)“211”工程特聘教授、博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任燕山大學(xué)石油工程研究所教授、博士生導(dǎo)師。2006年在美國路易斯安娜大學(xué)撤訪問學(xué)者。兼任SPE Drilling & Completion Technlcal Editor、河北省學(xué)位委員會委員、河北省石油學(xué)會理事、酒托省振動_工程學(xué)會理事、《石油鉆探技術(shù)》編委、《石油鉆采工藝》編委、國家自然科學(xué)基金委員會項目評議人、“973”項目評議入。 　二十幾年來，李子豐教授一直從事石油工程學(xué)科的研究和教學(xué)工作。他結(jié)合石油工程科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的需要，對石油鉆采工程中的一些墨礎(chǔ)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)理論進了比較燕統(tǒng)的研究，建立了油氣井桿管柱力學(xué)理論體系，指出了空化數(shù)不能判斷射流的空化狀態(tài)，更正了巖右角效應(yīng)力的計算。同時，對哲學(xué)和物理學(xué)的一些基本理論問題進行了探討，指出了狹義相對論的錯誤。在燕山大學(xué)建立了石油工程本科專業(yè)和石油與天然氣工程學(xué)科碩士點。

第一章

油氣井井眼軌道和桿管柱的運動狀態(tài)

第一節(jié) 井眼軌道的描述與計算

第二節(jié) 油氣井桿管柱

第三節(jié) 油氣井桿管柱的運動狀態(tài)

第四節(jié) 鉆柱及鉆頭的渦動

第五節(jié) 鉆柱運動狀態(tài)的判別

參考文獻

第二章

油氣井桿管柱的載荷與失效第一節(jié) 油氣井桿管柱的載荷

第二節(jié) 油氣井桿管柱的失效方式

參考文獻

第三章

油氣井桿管柱動力學(xué)基本方程及應(yīng)用簡況

第一節(jié) 油氣井桿管柱動力學(xué)基本方程

第二節(jié) 動力學(xué)基本方程應(yīng)用簡況

參考文獻

第四章

鉆柱自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)誘發(fā)牛頓液體層流流動的數(shù)學(xué)模型

第一節(jié) 鉆柱自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)誘發(fā)牛頓液體層流流動數(shù)學(xué)模型

第二節(jié) 鉆柱與鉆井液相互作用研究進展

參考文獻

第五章

油氣井桿管柱的靜力穩(wěn)定性

第一節(jié) 斜直井中桿管柱屈曲的微分方程

第二節(jié) 水平井段桿管柱幾何線性屈曲的數(shù)學(xué)模型

第三節(jié) 水平井段桿管柱幾何非線性屈曲的數(shù)學(xué)模型

第四節(jié) 斜直井段桿管柱正弦屈曲和螺旋屈曲的臨界載荷

第五節(jié) 無重桿管柱的幾何線性螺旋屈曲

第六節(jié) 無重桿管柱的幾何非線性螺旋屈曲

第七節(jié) 油氣井桿管柱的穩(wěn)定性與縱橫彎曲

第八節(jié) 近期國內(nèi)鉆柱靜動力分岔研究及存在問題

第九節(jié) “壓不彎鉆鋌”缺乏理論基礎(chǔ)

參考文獻

第六章

油氣井桿管柱的穩(wěn)態(tài)拉力一扭矩模型及應(yīng)用

第一節(jié) 油氣井桿管柱的穩(wěn)態(tài)拉力一扭矩模型

第二節(jié) 鉆柱強度校核

第三節(jié) 鉆柱減磨措施

第四節(jié) 井下工況監(jiān)測

第五節(jié) 定向井鉆柱力學(xué)分析與井下工況監(jiān)測軟件

第六節(jié) 大修井技術(shù)參數(shù)設(shè)計軟件

參考文獻

第七章

井下作業(yè)油管柱力學(xué)分析

第一節(jié) 油管溫度分布的數(shù)學(xué)模型

第二節(jié) 油管內(nèi)及環(huán)空水力計算

第三節(jié) 封隔器的活塞效應(yīng)產(chǎn)生的軸向阻力

第四節(jié) 油管下入過程的受力與變形分析

第五節(jié) 油管起出過程的受力與變形分析

第六節(jié) 施工作業(yè)過程中油管的受力與變形分析

第七節(jié) 油管柱優(yōu)化設(shè)計

第八節(jié) 井下作業(yè)油管柱力學(xué)分析軟件

參考文獻

第八章

鉆柱的振動

第一節(jié) 鉆柱縱向和扭轉(zhuǎn)振動的微分方程

第二節(jié) 鉆柱縱向振動的數(shù)學(xué)模型

第三節(jié) 鉆柱扭轉(zhuǎn)振動的數(shù)學(xué)模型

第四節(jié) 鉆柱縱向與扭轉(zhuǎn)耦合振動的數(shù)學(xué)模型

第五節(jié) 鉆柱縱向與扭轉(zhuǎn)振動分析軟件

參考文獻

第九章

定向井有桿泵抽油系統(tǒng)井下工況力學(xué)分析

第一節(jié) 有桿泵抽油系統(tǒng)井下工況力學(xué)分析的微分方程

第二節(jié) 定向井有桿泵抽油系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)診斷技術(shù)

第三節(jié) 定向井有桿泵抽油系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)預(yù)測

第四節(jié) 垂直井有桿泵抽油系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)診斷技術(shù)

第五節(jié) 垂直井有桿泵抽油系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)預(yù)測技術(shù)

第六節(jié) 有桿泵抽油系統(tǒng)井下工況診斷技術(shù)軟件

第七節(jié) 直井有桿泵抽油系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)預(yù)測技術(shù)軟件

參考文獻

第十章

下部鉆具力學(xué)分析與井眼軌道控制

第一節(jié) 井眼軌道控制的研究目標(biāo)和研究概況

第二節(jié) 下部鉆具三維力學(xué)分析的微分方程

第三節(jié) 下部鉆具三維小撓度靜力學(xué)分析

第四節(jié) 下部鉆具三維大撓度靜力學(xué)分析

第五節(jié) 下部鉆具三維小撓度動力分析

第六節(jié) 鉆頭與地層相互作用模型

第七節(jié) 井眼軌道預(yù)測與控制方程

第八節(jié) 下部鉆具三維小撓度靜力學(xué)分析軟件

第九節(jié) 井眼軌道預(yù)測軟件

參考文獻

第十一章

熱采井管柱力學(xué)分析

第一節(jié) 井筒一地層熱學(xué)計算的理論數(shù)學(xué)模型

第二節(jié) 井筒一地層熱學(xué)計算的簡化數(shù)學(xué)模型

第三節(jié) 套管柱力學(xué)分析

第四節(jié) 注汽管柱力學(xué)分析

參考文獻

第十二章

防止套管熱破壞的預(yù)膨脹固井技術(shù)

第一節(jié) 理論模型

第二節(jié) 計算示例

第三節(jié) 施工程序

參考文獻

第十三章

膨脹篩管力學(xué)分析

第一節(jié) 膨脹篩管及變形描述

第二節(jié) 變形過程力學(xué)分析

第三節(jié) 膨脹篩管力學(xué)分析程序

參考文獻

附錄A 符號說明

附錄B 兩端鉸支中心壓桿的平面屈曲

附錄C 非線性最小二乘最優(yōu)化方法

附錄D 熱力學(xué)基本數(shù)據(jù)

附錄E 國際單位制的基本單位2100433B

主要內(nèi)容為：油氣井桿管柱及其在井下的運動狀態(tài)、油氣井桿管柱的載荷和失效方式，油氣井桿管柱動力學(xué)基本方程及其在分析油氣井桿管柱的穩(wěn)定性、桿管柱的穩(wěn)態(tài)拉力和扭矩、鉆柱振動、下部鉆具三維力學(xué)分析與井眼軌道預(yù)測、有桿泵抽油系統(tǒng)參數(shù)診斷與預(yù)測、熱采井管柱力學(xué)分析和固井等方面的應(yīng)用。2100433B

第一章 油氣井管柱概述

§1.1 油氣井管柱的功能與組成

§1.2 油氣井管柱力學(xué)的發(fā)展簡述

§1.3 石油管柱力學(xué)的研究方法

§1.4 石油管柱力學(xué)參數(shù)動態(tài)測試技術(shù)

§1.5 石油管柱力學(xué)面臨的問題與挑戰(zhàn)

§1.6 油氣井管柱力學(xué)的應(yīng)用

作業(yè)與思考題

第二章 油氣井管柱的服役條件和失效模式

§2.1 管柱的服役條件

§2.2 管柱的主要失效模式

作業(yè)與思考題

第三章 油氣井管柱單元運動與受力分析

§3.1 管柱的運動分析

§3.2 管柱受力分析

§3.3 管柱穩(wěn)定性分析

作業(yè)及思考題

第四章 底部鉆具組合縱橫彎曲分析

§4.1 井斜控制理論概述

§4.2 底部鉆具組合縱橫彎曲力學(xué)模型

§4.3 縱橫彎曲簡支梁的彈性穩(wěn)定問題

§4.4 縱橫彎曲連續(xù)梁三彎矩方程的建立

§4.5 縱橫彎曲連續(xù)梁法特殊問題的處理

§4.6 底部鉆具組合縱橫彎曲連續(xù)梁法的求解

作業(yè)及思考題

第五章 管柱力學(xué)能量法分析

§5.1 引言

§5.2 能量法在一般靜力分析中的應(yīng)用

§5.3 能量法分析

作業(yè)及思考題

第六章 鉆柱摩阻和扭矩計算模型

§6.1 概述

§6.2 鉆柱整體受力模型的求解

§6.3 油井管柱穩(wěn)定性判別及屈曲后附加力的計算

作業(yè)及思考題

第七章 油氣井管柱振動分析

§7.1 單自由度系統(tǒng)管柱的振動

§7.2 管柱的縱向振動

§7.3 管柱的扭轉(zhuǎn)振動

§7.4 管柱的橫向振動

作業(yè)及思考題

第八章 海洋隔水管動力學(xué)分析

§8.1 概述

§8.2 波流聯(lián)合作用下隔水管動力學(xué)方程

§8.3 海洋鉆井隔水管動力響應(yīng)分析

作業(yè)及思考題

第九章 油氣井管柱強度設(shè)計與校核

§9.1 概述

§9.2 管柱強度的設(shè)計與校核

作業(yè)及思考題

參考文獻 2100433B

《普通高等教育"十二五"規(guī)劃教材:石油工程管柱力學(xué)》以油氣井管柱為討論對象，以力學(xué)分析為主線，較為系統(tǒng)地介紹了石油工程管柱力學(xué)的主要內(nèi)容和發(fā)展概況。全書共分為9章，主要包括油氣井管柱力學(xué)發(fā)展概述、管柱的服役條件和失效分析、管柱運動與受力分析、管柱靜力學(xué)中的縱橫彎曲梁法和能量法、摩阻/扭矩模型、管柱振動分析、海洋隔水管力學(xué)以及管柱強度設(shè)計與校核等。