劉凱強(qiáng)，曹銀萍，楊　浩

（西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西西安　710065）

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水平井管柱力學(xué)研究現(xiàn)狀分析和發(fā)展趨勢

劉凱強(qiáng)，曹銀萍，楊浩

（西安石油大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西西安710065）

摘要：水平井管柱力學(xué)是水平井技術(shù)應(yīng)用的理論基礎(chǔ)和施工依據(jù)。通過深入分析水平井管柱在井下的受力與變形情況，能夠準(zhǔn)確判斷管柱的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，合理的設(shè)計管柱組合及完井方案。本文通過對大量國內(nèi)外現(xiàn)有文獻(xiàn)的分析討論，總結(jié)了目前國內(nèi)外關(guān)于水平井管柱力學(xué)方面的研究成果，歸納了研究水平井管柱力學(xué)的幾種常用方法，以及影響水平井管柱屈曲的幾個主要影響因素，并對水平井管柱力學(xué)研究的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水平井；管柱力學(xué)；屈曲；發(fā)展趨勢

隨著近年來高溫高壓、低滲透和深部等復(fù)雜油氣藏在新增探明儲量中所占比例不斷增高，水平井、定向井、叢式井和大位移井等特殊鉆井技術(shù)作為目前針對特殊油氣藏開發(fā)的主要手段，也隨之得到了廣泛應(yīng)用。油氣井管柱（如鉆柱、套管柱、抽油管柱等）作為聯(lián)系地面與井下油層之間的通道，分析其在狹長井筒內(nèi)的受力、變形及運(yùn)動情況，對油氣藏的合理、有效開發(fā)具有非常重要的意義。水平井技術(shù)作為油氣田開發(fā)中的一項革命性技術(shù)，自20世紀(jì)50年代開始，國內(nèi)外專家學(xué)者就對其進(jìn)行了大量的研究，并取得了很多研究成果。

水平井管柱力學(xué)是基于材料力學(xué)、理論力學(xué)、動力學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科和油氣井管柱力學(xué)、巖石力學(xué)、厚壁筒理論等專業(yè)學(xué)科的理論方法，結(jié)合現(xiàn)場采集的測井?dāng)?shù)據(jù)和鉆井、完井過程中的工藝技術(shù)，對管柱井下力學(xué)行為（如管柱屈曲行為、動態(tài)特性、管柱強(qiáng)度及變形等）進(jìn)行研究的一門應(yīng)用科學(xué)。本文主要從水平井管柱力學(xué)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、常用研究方法、管柱屈曲影響因素和未來發(fā)展趨勢四個方面來進(jìn)行分析討論。

1　水平井管柱力學(xué)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

水平井管柱力學(xué)分析是確保水平井技術(shù)安全、有效應(yīng)用的主要環(huán)節(jié)。在進(jìn)行水平井完井（包括鉆井、下套管、固井、射孔、壓裂到試油等生產(chǎn)過程）時，水平井管柱受到自重、扭矩、井下液體浮力及黏滯摩阻力、井口施加的軸向力、管柱與井壁接觸產(chǎn)生的接觸力和摩擦力、溫度效應(yīng)、鼓脹效應(yīng)、活塞效應(yīng)等作用，管柱可能發(fā)生屈曲（如正弦屈曲、螺旋屈曲、混合屈曲）變形、磨損、塑性變形和破壞等現(xiàn)象，這些都將導(dǎo)致管柱使用壽命減少、生產(chǎn)效率降低，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致無法生產(chǎn)。因此，通過水平井管柱力學(xué)研究，合理選擇水平井桿管組合、完井方案，對于提高油氣井生產(chǎn)效率、管柱壽命、避免管柱發(fā)生非正常破損及安全生產(chǎn)具有重要意義。

根據(jù)井下鉆柱的受力狀態(tài)[1]，首次分析了鉆柱在垂直井眼中的管柱屈曲形態(tài)，推導(dǎo)出了鉆柱的屈曲（正弦屈曲）方程和屈曲臨界載荷計算公式，并給出了鉆柱在井眼中的屈曲形狀、管柱與井壁接觸力、最大彎曲應(yīng)力及位置的確定方法，對怎樣避免管柱屈曲和屈曲對管柱形變造成嚴(yán)重影響進(jìn)行了分析，為油氣井管柱力學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ)。

采用能量法[2]，分析了封隔器管柱在軸向力、地層溫度和管柱內(nèi)外壓力作用下的形變、屈曲情況。研究表明，封隔器管柱的屈曲行為主要分為正弦屈曲、螺旋屈曲兩個階段，并在最后得出了封隔器管柱發(fā)生螺旋屈曲后，管柱所受軸向力與螺距之間的關(guān)系式和管柱軸向位移的計算式，為封隔器管柱力學(xué)的研究提供了重要理論依據(jù)。

基于Lubinski的封隔器管柱螺旋屈曲理論[3]，對多級組合封隔器管柱在溫度、管柱內(nèi)外壓力作用下的位移、軸向力進(jìn)行了分析研究，對比計算了封隔器是否發(fā)生自由移動對管柱變形和位移的影響。給出了多級組合封隔器管柱的位移、應(yīng)力和中性點的計算方法，進(jìn)一步發(fā)展了封隔器管柱力學(xué)理論。

采用能量法和實驗法[4]，首次對水平井管柱屈曲問題進(jìn)行了分析研究，推導(dǎo)出了水平井管柱正弦屈曲和螺旋屈曲臨界載荷的計算公式。研究結(jié)果證實了水平井管柱在井眼中存在直線平衡狀態(tài)、正弦屈曲狀態(tài)、螺旋屈曲狀態(tài)三種平衡狀態(tài)。

利用水平井彎曲井眼中曲率[5]、接箍對水平井管柱屈曲變形和管柱與井壁接觸力的影響，建立了管柱正弦屈曲平衡模型，導(dǎo)出了在彎曲井眼中管柱屈曲臨界載荷及管柱最大彎曲應(yīng)力計算公式。并通過算例分析，給出了幾種常用鉆桿組合的屈曲形態(tài)與曲率、管柱軸向力、屈曲臨界載荷之間的關(guān)系圖。

采用有限元法[6]對具有不同井斜的斜直井管柱的正弦屈曲和螺旋屈曲進(jìn)行了數(shù)值模擬計算，并通過三種測試工具進(jìn)行了管柱螺旋屈曲實驗。實驗結(jié)果表明，管柱螺旋屈曲載荷隨管柱與井壁之間摩擦力的增加而增加，并會使管柱的加載和卸載產(chǎn)生滯后效應(yīng)，與數(shù)值模擬結(jié)果基本吻合。

分析了井斜角對管柱螺旋屈曲的影響[7]。對斜直井管柱的螺旋屈曲變形進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，得到了不同井斜下管柱的非線性屈曲方程和管柱與井壁之間接觸力計算公式。通過對不同井斜角下管柱的屈曲載荷及管柱臨界屈曲載荷分析，給出了管柱從直線平衡狀態(tài)到正弦屈曲，再到螺旋屈曲狀態(tài)臨界點的確定方法。

利用位移函數(shù)[8]對直井和水平井管柱的屈曲狀態(tài)進(jìn)行模擬，建立了管柱力學(xué)模型，并采用解析法對其進(jìn)行了求解。給出了水平井管柱與井壁接觸力、螺旋屈曲臨界載荷、螺旋屈曲位移、管柱彎曲應(yīng)力的計算方法。分析結(jié)果表明，水平井管柱在產(chǎn)生螺旋屈曲的過程中存在螺旋反轉(zhuǎn)的可能性。

假定水平井[9]管柱產(chǎn)生螺旋屈曲變形，利用能量法分析了連續(xù)油管存在殘余軸向力和彎曲應(yīng)變時管柱的屈曲行為，建立了當(dāng)管柱存在殘余應(yīng)變時管柱的力學(xué)模型。分析表明，連續(xù)油管由于殘余應(yīng)變產(chǎn)生的附加變形量取決于其最小殘余彎曲半徑，隨著管柱殘余彎曲半徑的增加，其對管柱附加軸向形變的影響也隨之減小。

從桿的一般彎扭理論出發(fā)[10]，推導(dǎo)出了一種新的水平井管柱的屈曲平衡方程。通過設(shè)定邊界條件：管柱兩端的彎矩、剪力的虛功總和等于0；管柱兩端的彎矩、剪力的虛功總和不等于0。分析了兩種邊界條件下水平井管柱的屈曲狀態(tài)，建立了管柱受力模型。研究結(jié)果表明，管柱的屈曲行為主要取決于管柱軸向力和邊界條件，且新的屈曲模型可以更全面的描述管柱的屈曲行為。

基于彈性力學(xué)理論[11]分析了管柱在液壓作用下所受到的虛構(gòu)力問題，用能量法和最小勢能原理導(dǎo)出了虛構(gòu)力計算公式。算例分析表明：（1）決定管柱彎曲的條件是管柱有效軸向力是否達(dá)到或大于其彎曲臨界值；（2）使用油層套管直接進(jìn)行壓裂作業(yè)，易使套管產(chǎn)生彎曲、螺紋連接的密封性遭到破壞；（3）管柱中和點處有效軸向力為0，但中和點不是管柱產(chǎn)生彎曲的分界點。

利用小參數(shù)攝動法和線性化方法[12]，得出了水平井管柱四階非線性常微分屈曲方程，導(dǎo)出了水平井管柱正弦屈曲和螺旋屈曲臨界屈曲載荷、管柱螺旋屈曲螺距、彎矩、截面應(yīng)力和位移計算公式。算例分析表明，管柱在水平井眼中的屈曲臨界載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其在直井中屈曲臨界載荷。

假定水平井連續(xù)油管端部約束條件[13]，建立了管柱穩(wěn)定性分析方程，并利用差分法對其進(jìn)行求解，導(dǎo)出了管柱失穩(wěn)臨界載荷計算公式。研究結(jié)果表明，摩擦系數(shù)對水平井連續(xù)油管失穩(wěn)臨界載荷的影響可忽略不計；管柱失穩(wěn)情況隨其入井長度的增加，失穩(wěn)臨界載荷趨于一個常數(shù)；井斜角和油套管環(huán)向間隙越小，管柱越不易發(fā)生失穩(wěn)。

分析了水平井管柱的空間受力平衡問題[14]，建立了水平井管柱三維受力模型，并采用迭代法對其進(jìn)行求解。給出了綜合管柱剛度、末端效應(yīng)及水平井井眼曲率對管柱軸向力的影響，管柱軸向力和法向接觸力的計算方法。

通過建立水平井完井管柱受力模型[15]，導(dǎo)出了水平井管柱在注入和采出時，封隔器管柱在造斜段的管柱附加軸向力計算方法。給出了當(dāng)封隔器分別在直井段、造斜段和水平段時的管柱軸向力計算方法，為研究水平井多封隔器管柱的受力問題提供了依據(jù)。

研究了支撐式跨隔測試管柱測試失敗的原因[16]。基于支撐式跨隔測試管柱的受力特點和管柱力學(xué)基本理論，采用能量法和微元分析法對有限長管柱跨隔段和支撐段的管柱屈曲行為進(jìn)行了分析，得到了管柱屈曲構(gòu)型和管柱屈曲臨界載荷的計算方法。研究表明，有限長管柱具有一個半波彎曲、兩個半波彎曲和螺旋屈曲三種屈曲構(gòu)型。

基于管柱動力學(xué)原理和油氣井管柱動力學(xué)基本方程[17]，建立了大位移水平井管柱在井口懸掛處的載荷變化與管柱最大安全下入深度之間的數(shù)學(xué)模型，給出了井下管柱分析、優(yōu)化軟件。算例分析表明，若管柱在穩(wěn)斜段受到較大側(cè)向力，有助于降低管柱所受軸向力以及提高管柱的下入性；井斜變化大的井段對管柱的強(qiáng)度要求較高。

分析了新型水平井不動封隔器分段壓裂管柱的受力問題[18]，基于彈性力學(xué)理論建立了管柱力學(xué)模型，給出了水平井管柱軸向力計算公式。采用有限元法，得到了封隔器膠筒與井壁之間的接觸應(yīng)力和中心管處應(yīng)力的曲線圖。分析結(jié)果表明，水平井不動封隔器分段壓裂管柱中心管在與封隔器接觸處的應(yīng)力最大，也是管柱發(fā)生應(yīng)力破壞的薄弱處。

結(jié)合淺層水平井井身特點[19]，對鉆柱井下摩阻、下入性和斷鉆具問題進(jìn)行了分析。算例分析表明，鉆柱在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時，鉆具接頭工扣根部受非對稱循環(huán)交變應(yīng)力作用，且隨著井斜的增加，其所受彎曲應(yīng)力也隨之增加。

采用三維縱橫彎曲梁法[20]，對水平井管柱分別在直井段、造斜段和水平段的摩阻扭矩進(jìn)行了分析，建立了水平井管柱的修正軟模型、縱橫彎曲梁模型。給出了管柱與井壁之間接觸力計算公式，以及管柱由于受壓產(chǎn)生正弦屈曲和螺旋屈曲時，管柱的附加軸向力計算公式。分析結(jié)果表明，縱橫彎曲梁模型能夠充分考慮管柱剛度影響，以及管柱變形后與井壁之間不完全接觸的影響。

根據(jù)水平井多級壓裂管柱的受力特征[21]，建立了水平井封隔器管柱力學(xué)模型。利用彈性力學(xué)中的厚壁筒應(yīng)力計算公式，導(dǎo)出了管柱在內(nèi)外壓與軸向應(yīng)力共同作用下油管柱有效軸向力計算公式，以及油管柱強(qiáng)度安全性評價模型。算例分析表明，水平井管柱整體受力最危險處為井口處和封隔器懸掛處。

2　水平井管柱力學(xué)主要研究方法

綜合以上文獻(xiàn)的分析討論，可總結(jié)出水平井管柱力學(xué)研究所采用的主要方法。

（1）解析法：根據(jù)材料力學(xué)、彈性力學(xué)、管柱力學(xué)、巖石力學(xué)等基本理論原理，建立水平井管柱受力模型。推導(dǎo)出管柱的受力微分方程，然后通過有限差分法、加權(quán)余量法、縱橫彎曲梁法等方法得出管柱軸向力、摩擦阻力、管柱與井壁之間的接觸力等管柱受力的計算方法，再利用數(shù)學(xué)方法或計算機(jī)編程對其進(jìn)行計算，得出管柱在不同工況下受力的數(shù)值解，為管柱強(qiáng)度安全性評價分析提供依據(jù)。從理論上來講，該方法對于考慮各種復(fù)雜條件和特殊因素下的管柱力學(xué)問題，其計算精度更高，但計算過程和所需考慮的因素相對比較復(fù)雜繁瑣，且工作量較大。

（2）能量法：主要根據(jù)彈性力學(xué)理論，通過對水平井管柱在不同邊界條件下的受力和屈曲變形進(jìn)行分析，建立管柱受力變形能平衡方程。利用能量守恒原理、最小勢能原理等理論，對管柱的受力和屈曲變形進(jìn)行分析，得出管柱受力的計算公式。該方法不考慮管柱的形變過程，計算較為直觀、簡便、快捷，但由于邊界條件和勢能函數(shù)的選取較為困難，故其計算精度可能較低。

（3）有限元法：主要利用目前流行的大型商業(yè)有限元分析軟件，對油氣井管柱在不同工況下的應(yīng)力、變形進(jìn)行數(shù)值模擬。該方法物理概念清楚、簡單，且對管柱材料和幾何形狀要求不高，應(yīng)用較為簡單，但需要綜合分析管柱受力與變形的影響因素，來設(shè)定其邊界條件和約束條件，因此，對于一些復(fù)雜工況下的管柱受力問題，可能無法直接使用該方法。

3　影響水平井管柱屈曲的主要因素

水平井管柱受力的主要表現(xiàn)形式為管柱的屈曲形變。綜合以上參考文獻(xiàn)的分析討論，可歸納出以下幾個影響管柱屈曲的主要因素。

（1）管柱軸向力的影響：在所有油氣井管柱屈曲的影響因素中，管柱軸向力是使管柱產(chǎn)生屈曲的最關(guān)鍵因素。隨著管柱軸向力的增加，管柱將依次呈現(xiàn)直線穩(wěn)定平衡狀態(tài)、正弦屈曲平衡狀態(tài)、螺旋屈曲平衡狀態(tài)三種平衡狀態(tài)，若軸向力持續(xù)增加，管柱將發(fā)生自鎖。依據(jù)正弦屈曲臨界載荷、螺旋屈曲臨界載荷及管柱力學(xué)計算結(jié)果，合理調(diào)節(jié)管柱井口壓力，可避免管柱發(fā)生失效等情況。

（2）管柱自重的影響：管柱自重將引起管柱軸向力、管柱與井壁之間法向作用力。隨著管柱單位長度重量的增加，可減小管柱受壓段長度、增加井壁對管柱的支撐與約束，提高管柱的穩(wěn)定性和臨界屈曲載荷。

（3）井眼曲率的影響：在彎曲井眼中，井眼曲率半徑越小，管柱在上凹彎曲井眼中的穩(wěn)定性越高、臨界屈曲載荷越大，在下凹彎曲井眼中的管柱穩(wěn)定性越小。

（4）井眼半徑的影響：井眼半徑越小，井壁對管柱的約束越強(qiáng)，管柱越不容易產(chǎn)生屈曲，越有利于提高管柱的穩(wěn)定性、臨界屈曲載荷。

（5）管柱截面抗彎剛度的影響：在相同外力作用下，管柱截面抗彎剛度越大，其失穩(wěn)的可能性越小，即管柱產(chǎn)生彎曲形變的可能性越小。因此，管柱截面抗彎剛度的增加，可提高管柱的穩(wěn)定性、管柱臨界屈曲載荷，減小管柱屈曲后的彎曲變形程度。

（6）摩擦因素的影響：管柱與井壁之間摩擦力和管柱軸向壓力、管柱與井壁之間摩擦系數(shù)有關(guān)，隨著管柱軸向力的增加，管柱與井壁之間正壓力增大，繼而管柱所受摩擦力也將隨之增大，當(dāng)管柱軸向力增加到一定程度時管柱將發(fā)生自鎖現(xiàn)象。

（7）井斜角的影響：隨著井眼井斜角的增大，井壁對管柱的接觸力、約束效應(yīng)增大，管柱在井眼中的穩(wěn)定性和臨界屈曲載荷也將隨之提高。

除以上所述管柱屈曲的影響因素外，管柱的屈曲還將受到地層溫度、井下液體對管柱的浮力、壓裂時壓裂液對管柱的黏滯摩阻、封隔器坐封產(chǎn)生的殘余應(yīng)力等因素的影響，本文不再一一敘述。

4　水平井管柱力學(xué)未來發(fā)展趨勢

水平井管柱力學(xué)作為水平井技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，隨著社會科技水平的不斷提升，未來水平井技術(shù)必將走向自動化、可視化、智能化。結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用情況，水平井管柱力學(xué)的未來研究方向主要有以下幾個方面：

（1）水平井多封隔器管柱力學(xué)理論研究：水平井分段技術(shù)正逐漸成為水平井技術(shù)應(yīng)用的主要方式，作為該技術(shù)的理論依據(jù)，水平井多封隔器管柱力學(xué)研究是水平井分段技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)及動力源泉。管柱在進(jìn)行封隔器坐封、壓裂作業(yè)時，受到軸向力、殘余坐封力、井下管柱內(nèi)外壓、溫度等因素作用，多封隔器管柱存在封隔器失封、發(fā)生有限移動等危險，這些都可能導(dǎo)致管柱發(fā)生擠毀、破損和失效。因此，通過水平井多封隔器管柱力學(xué)研究，可以使水平井技術(shù)獲得更好、更廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。

（2）建立系統(tǒng)的水平井管柱力學(xué)研究方法：目前，關(guān)于水平井管柱力學(xué)方面的研究，更多的還是通過具體分析某一口井管柱發(fā)生破壞的成因，對管柱的受力情況進(jìn)行模擬和假設(shè)，并沒有形成一套可以被廣泛采用的管柱力學(xué)分析方法。隨著水平井管柱受力變形影響因素及多種特殊條件耦合作用研究的日益完善，建立一套系統(tǒng)的、更準(zhǔn)確的水平井管柱力學(xué)研究方法將成為必然。

（3）開發(fā)水平井管柱虛擬仿真技術(shù)：基于日趨完善的水平井管柱力學(xué)理論基礎(chǔ)，以及計算機(jī)技術(shù)、井下測試技術(shù)、數(shù)字模擬仿真技術(shù)等在水平井技術(shù)的研究與應(yīng)用中逐漸成熟，開發(fā)系統(tǒng)的水平井虛擬仿真技術(shù)，可以對管柱在井下的工作、運(yùn)動和受力等情況提前進(jìn)行仿真模擬，并對其施工作業(yè)進(jìn)行實時監(jiān)測，這都將大幅降低在水平井技術(shù)應(yīng)用中的研究成本和施工成本，極大的促進(jìn)水平井技術(shù)在油氣田開發(fā)中的適用性和可操作性。

參考文獻(xiàn)：

［1］Lubinski A.A study of the buckling of rotary drilling string［J］.Drilling and Production Practice，1950：178-214.

［2］Lubinski A，Althouse W.S，Logan J.L.Helical buckling of tubing sealed in packers［J］.Journal of Petroleum Technology，1962，14（3）：655-670.

［3］Hammerlindl D.J.Movement，F(xiàn)orces，and Stresses Associated With Combination Tubing Strings Sealed in Packers［J］.Journal of Petroleum Technology，1977，29（1）：195-208.

［4］Chen Y.C，Lin Y.H，Cheatham J.B.An analysis of tubing and casing buckling in horizontal well［A］．OTC 6037.21ST Annual OTC，Houston，Texas，1989.

［5］Schuh F.J.The critical buckling force and stresses for pipe in inclined curved boreholes［J］.Drilling Conference，Amsterdam，Netherlands，1991：403-418.

［6］Salies J.B，Azar J.J，Sorem J.R.Experimental and mathematical modeling of helical buckling of tubulars in directional wellbores［J］.International Petroleum Conference and Exhibition of Mexico，Veracruz，Mexico，1994：433-443.

［7］Michell R.F.Effects of well deviation on helical buckling［J］.SPE Drill & Completion，1997：63-69.

［8］Michell R.F.Exact analytic solutions for pipe buckling in vertical and horizontal wells［J］.SPE Journal，2002：373-390.

［9］Andrew Z，Sarmad A.Thepenetrationofcoiledtubingwithresidual bend in extended reach well［J］.SPE Production & Operations，2007：78-82.

［10］Wenjun Huang，Deli Gao，F(xiàn)engwu Lin.Buckling Analysis of Tubular Strings in Horizontal Wells［J］.SPE Journal，2015：405-416.

［11］龔偉安.液壓下的管柱彎曲問題［J］.石油鉆采工藝，1988，10 （3）：11-22.

［12］高國華，李琪，李淑芳.管柱在水平井眼中的屈曲分析［J］.石油學(xué)報，1996，17（3）：123-130.

［13］劉亞明，于永南，仇偉德.連續(xù)油管在水平井中的穩(wěn)定性分析［J］.石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1999，23（3）：57-59.

［14］眭滿倉，孟坤六，張琦.水平井管柱空間受力分析及迭代計算［J］.石油機(jī)械，1999，27（9）：25-27.

［15］練章華，林鐵軍，劉健.水平井完井管柱力學(xué)－數(shù)學(xué)模型建立［J］.天然氣工業(yè)，2006，26（7）：61-64.

［16］竇益華，呂維平，張福祥，姜學(xué)海.支撐式跨隔管柱力學(xué)分析及其應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2007，29（4）：106-109.

［17］檀朝東，閆學(xué)峰，楊喜柱，楊怡衡.大位移水平井完井管柱力學(xué)分析研究［J］.石油礦場機(jī)械，2008，37（2）：20-24.

［18］柴國興，劉松，王慧莉，李繼志.新型水平井不動管柱封隔器分段壓裂技術(shù)［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，34（4）：141-145.

［19］王毓震，楊文斌，等.淺層水平井管柱摩阻與力學(xué)分析［J］.鉆采工藝，2012，35（4）：80-82.

［20］范光第，黃根爐，李緒鋒，王麗.水平井管柱摩阻扭矩的計算模型［J］.鉆采工藝，2013，36（5）：22-25.

［21］練章華，張穎，等.水平井多級壓裂管柱力學(xué)、數(shù)學(xué)模型的建立與應(yīng)用［J］.鉆井工程，2015，31（1）：85-91.

Research and development of pipe string mechanics in horizontal well

LIU Kaiqiang，CAO Yinping，YANG Hao
（College of Mechanical Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China）

Abstract:The horizontal well's pipe string mechanics is the basic theory and construction in the application of horizontal well technology.In order to accurately determine the strength, rigidity and stability of the pipe string, and reasonable design of pipe string and completion scheme, the stress and deformation state of the pipe string should be researched deeply.Through the analysis and discussion of a large number of domestic and foreign literatures, this paper summarizes the study results of the pipe string in horizontal wells, several common methods, and the main influence factors on the buckling of pipe string.And the future development trend of the research on the mechanics of horizontal well's tubing string has be discussed.

Keywords：horizontal well；mechanics of pipe string；buckling；development trend

作者簡介：劉凱強(qiáng)，男（1989－），碩士，研究方向為機(jī)械電子工程。

*收稿日期：2015－12-16

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.02.003

中圖分類號：TE243

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）02-0011-05