地层测试管柱（Formation Test Stings）
不同的测试工具，按不同的形式连接，就可以组成不同的测试管柱，以满足不同井的测试要求。下图是MFE测试工具常用的测试管柱，自上而下分述如下：
1、反循环阀（reversing valve）：在测试结束后，用于替出测试管柱中的地层流体和循环压井。通常用投棒或蹩压的方法把反循环阀打开，使测试管柱内与套管环空连通，然后从环形空间泵压，将测试管柱内的地层流体反循环出地面。未进行抽汲的非自喷井测试，反循环替出的油水量计量是否准确，直接影响测试资料的可靠性。
2、上压力计（upper gauge）：上压力计安装在多流测试器的上部，也叫监漏压力计，主要用于监测测试管柱的漏失情况，记录各次开井流动时的压力变化。在测试工具下井时和测试时的关井期间，若测试管柱不漏失，上压力计记录的应是一条水平的直线。
3、多流测试器（Multi-Flow Evaluator）：是该类测试工具的关键部件，所以也叫MFE，由换位机构、延时机构的取样机构组成。它借助于测试管柱的上、下运动来打开或关闭的。测试工具下井时，MFE是关闭的。终流动结束，在解封后起测试管柱时，取样机构自动关闭，取得地层条件下的流体样品。
4、震击器（shock sub）：当测试管柱下部的筛管或封隔器遇卡时，上提管柱施加一定拉力，可使震击器产生一个强烈的震击力而具有解卡的功能。
5、旁通阀(bypass valve)：旁通阀主要有两个作用，一是在测试管柱在井眼中起下遇到缩径井段时，压井液可从封隔器芯轴内孔经旁通阀的孔流过，使测试管柱顺利起下；二是测试结束时，旁通阀打开，使封隔器上下方压力平衡，便于封隔器解封。
6、安全接头(safety sub)：安全接头是一种安全保护装置，在封隔器及其以下工具遇卡后，用震击器也无法解卡时，可反转测试管柱，从安全接头反扣粗牙螺纹处倒开，把安全接头以上的工具和管柱取出。
7、封隔器(packer)：封隔器起着把测试层与其他层段以及钻井液或压井液隔离开来的作用。封隔器的橡胶筒受到压缩负荷后可以胀大，也可以通过向筒内充入液体而膨胀，然后与套管或井壁贴紧，起到密封和隔离作用。
8、筛管或开槽尾管(screen pipe or slotted liner)：是地层流体进入测试管柱内的入口通道。筛管钻有孔，开槽尾管开有槽，其里面还有钻有孔的过滤管。孔和槽的尺寸较小，一般情况下能阻止流体中携带的泥饼或岩屑颗粒进入工具，以免堵塞测试阀、工具芯轴孔道等。
9、下压力计(lower gauge)：用于测量开井流动压力和关井恢复压力，可对其进行测试资料处理，计算油层参数。一般要下两支压力计，其中一支的传压孔与测试管柱内部相通，所以叫内压力计；另一支压力计的传压孔直接与测试层相通，叫外压力计。
《结构力学》第01章在线测试 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、对结构进行刚度计算的目的，是为了保证结构 A、不发生刚体运动 B、美观实用 C、不致发生过大的变形以至于影响正常的使用 D、既经济又安全 2、结构力学的研究对象是 A、单根杆件 B、杆件结构 C、板壳结构 D、实体结构 3、固定铰支座有几个约束反力分量？ A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 4、可动铰支座有几个约束反力分量 A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 5、固定端支座有几个约束反力分量？ A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、下列哪种情况应按空间结构处理 A、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面垂直 B、所有杆件的轴线都不位于同一平面内 C、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载也作用在该平面内 D、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面平行 E、荷载不作用在结构的平面内 2、铰结点的约束特点是 A、约束的各杆端不能相对移动 B、约束的各杆端可相对转动 C、约束的各杆端不能相对转动 D、约束的各杆端可沿一个方向相对移动 E、约束的各杆端可相对移动 3、如果在一结点处，一些杆端刚结在一起，而另一些杆端铰结一起，这样的结点称为 A、刚结点 B、铰结点 C、组合结点 D、不完全铰结点 E、半铰结点 4、固定端支座的特点是 A、不允许杆端移动 B、只有一个反力 C、允许杆端转动 D、不允许杆端转动 E、有两个反力和一个反力偶
5、固定铰支座有几个约束几个约束反力？ A、两个约束 B、两个约束反力分量 C、三个约束 D、三个约束反力分量 E、无法确定 第三题、判断题（每题1分，5道题共5分） 1、板壳结构的厚度远远小于其它两个尺度。 正确错误 2、为了保证结构不致发生过大的变形影响了正常使用，要求结构要有足够的强度。正确错误 3、结构力学是研究杆件结构的强度、刚度和稳定性的一门学科。 正确错误 4、代替实际结构的简化图形，称为结构的计算简图。 正确错误 5、在多数情况下，不能忽略一些次要的空间约束，而将实际结构分解为平面结构。正确错误
1准确度可以定义为测量值与被测量的真值之间的符合程度或接近程度。 2分辨率是指仪器能够在输入信号中检测到的最小变化量，也就是仪器反映的被测物理量的最小变化。 3灵敏度用来表示一台仪器或一个仪器系统某一部分的输出信号和输入信号之间的关系，即灵敏度=(输出信号的变化量)/(输入信号的变化量)。 4测量误差是实际的测量值与真值之差。 5测量仪器的校检是用相对标准来确定测量仪表或测量系统测值读数（有时是电输出量）与机械输出量之间的过程。 6绝对压力指液体，气体或蒸汽垂直作用在单位面积上的全部压力，包括流体本身的压力和大气压力。表压力等于绝对压力与大气压力之差，是相对压力。 7试油（气）是指探井钻井中和完井后，为取得油气储层压力、产量、液性等参数，提交要求的整套资料的全部过程，是最终确定一个构造或一个圈闭是否有油气藏存在和油气藏是否具备开采价值的依据。 8流动压力是在自喷求产过程中特定的工作制度下所测得的油层中部压力（简称流压）。 9当自喷井试油求产结束后在正常生产状态下将压力计下至油层中部深度，停放30~120min 然后关井，测出地层压力由生产状态到静止状态的变化过程，在这个过程中压力随关井时间的变化关系可以形成一条曲线，通常称压力恢复曲线。 0正压射孔是射孔时，静液柱压力大于地层压力。射孔时，静液柱压力小于地层压力称为负压射孔。 1喉道是指两个颗粒间联通的狭窄部分，是易受损害的敏感部位。 2 DST是钻杆地层测试是指在钻井过程中或完井之后对油气层进行测试，获得在动态条件下地层和流体的各种特性参数，从而及时准确的对产层做出评价。 3测试半径是在测试过程中由于地层流体发生物理位移，对一定距离的地层将产生作用，这个距离为测试半径又为调查半径。 4油、气田生产所部署的井统称为开发井，包括滚动井、投产井、注水井、观察井等。 5堵塞比DR是指实测生产压差与理论生产压差之比。 6流动效率FE表示地层在受到污染的产量与未受到污染情况下产量之比。 7抽汲诱喷发就是利用带有密封胶皮及单流阀的抽子，通过钢丝绳下入井中，进行上、下高速运动。 8提捞诱喷发就是用一个钢制的捞筒，通过钢丝身下入井内，一筒一筒的将井内液体捞出地面，从而降低井中液柱的高度，达到渗流的目的。 9注水泥塞上返试油计划是在很短时间内，从地面将一定数量的水泥浆顶替到已试油层与待试油层之间的套管中，待水泥浆凝固后形成-水泥塞，封住已试油层，然后再射开上面试油层段，进行诱喷，求产等工作。 1测试仪器可分为（指示仪表）、（记录仪表）、（控制仪器）。 2测量仪器的组成（敏感元件）、（放大元件）、（指示和记录元件）。 3指示器分为两类（模拟式）和（数字式）。 4测量误差是（实际的测量值与真值之差）。 5测量误差分为（过失误差）、（系统误差）和（偶然误差）。 6油层能量大小的标志是（油层压力的大小）。 7测量大气压的油表叫（气压表），测量表压力的仪表是（压力表或压力计），测量负压力的仪表叫（真空表）。 8压力计的种类很多，按工作原理分为（液柱压力计）、（弹性式压力计）、（电气式压力计）
《结构力学》第04章在线测试 《结构力学》第04章在线测试 剩余时间： 59:40 答题须知：1、本卷满分20分。 2、答完题后，请一定要单击下面的“交卷”按钮交卷，否则无法记录本试卷的成绩。 3、在交卷之前，不要刷新本网页，否则你的答题结果将会被清空。 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、带有静定部分的超静定梁，超静定部分的内力影响线的特点是 A 、在整个结构上都是曲线 B 、在整个结构上都是直线 C 、在静定部分上是直线，在超静定部 分上是曲线 D 、在静定部分上是曲线，在超静定部分上是直线 2、带有静定部分的超静定梁，超静定部分的支座反力影响线的特点 A 、在静定部分上是直线，在超静定部 B 、在静定部分上是曲线，在超静定部
分上是曲线分上是直线 C、在整个结构上都是直线 D、在整个结构上都是曲线 3、外伸梁支座反力影响线形状特征是 A、一条直线 B、两条直线组成的折线 C、两条平行线 D、抛物线 4、简支梁的反力影响线形状特征是 A、一条直线 B、三角形 C、两条平行线 D、抛物线 5、外伸梁支座间的截面弯矩影响线是 A、一条直线 B、两条直线组成的折线 C、两条平行线 D、抛物线 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、伸臂梁上哪些量值的影响线可由相应简支梁的影响线向伸臂上延伸得到？
A、支座反力 B、两支座间截面剪力 C、两支座间截面弯矩 D、伸臂上截面剪力 E、伸臂上截面弯矩 2、带有静定部分的超静定梁，静定部分的内力影响线的特点是 A、在超静定部分上是直线 B、在超静定部分上是曲线 C、在静定部分上是直线 D、在超静定部分上是零线 E、在静定部分上是零线 3、带有静定部分的超静定梁，超静定部分的内力影响线的特点是
第一章管柱结构及力学分析 1.1水平井修井管柱结构 1.1.1修井作业的常见类型 修井作业的类型很多，包括井筒清理类的、打捞落物类的、套管修补类的。 1）井筒清理类 （1）冲砂作业。 （2）酸化解堵作业。 （3）刮削套管作业。 2）打捞类 （1）简单打捞作业。 （2）解卡打捞作业。 （3）倒扣打捞作业。 （4）磨铣打捞作业。 （5）切割打捞作业。 3）套管修补类 （1）套管补接。 （2）套管补贴。 （3）套管整形。 （4）套管侧钻。 在各种修井作业中，打捞作业约占2/3以上。井下落物种类繁多、形态各异，归纳起来主要有管类落物、杆类落物、绳类落物、井下仪器工具类落物和小零部件类落物。1.1.2修井作业的管柱结构 1）冲砂：前端接扶正器和冲砂喷头。
图1 冲砂管柱结构2）打捞：直接打捞，下常规打捞工具。 图2 打捞管柱结构3）解卡：水平段需下增力器和锚定器。 图3 解卡管柱结构
4）倒扣：水平段需下螺杆钻具和锚定器。 图4 倒扣管柱结构5）磨铣：水平段需下螺杆钻具、锚定器和铣锥。 图5 磨铣管柱结构6）酸化：分段酸化需下封隔器。 图6 分段酸化管柱结构
1.1.3刚性工具入井的几何条件 在水平井打捞施工中，经常使用到大直径、长度较大的工具，工具能否顺利通过造斜率较大的井段是关系到施工的成败关键，对刚性工具，如果工具过长或工具支径过大，工具通过最大曲率处将发生干涉。 对于简单的圆柱形工具，从图7可以得出工具通过最大曲率井段的极限几何关系为： 22)d 2/D R (2)/D (R 2L +--+= 式中：L —工具长度；R —曲率半径；D —套管直径；d —工具直径。 图7 简单工具入井极限几何关系 图8 刚性工具串入井极限几何关系 对于复杂外形的工具或刚性工具串，从图8可以得出工具通过最大曲率井段的极限几何关系为： 222212)2 d 2d 2D R ()2D R ()2d 2d 2D R ()2D (R L ++--++++--+ = 式中：L —工具长度；R —曲率半径；D —套管直径；d —工具中部直径；d 1—工具上端直径；d 2—工具下端直径。 1.2修井管柱力学分析 1.2.1修井管柱工况分析 1）修井作业管柱受力类型 （1）上提或下放作业。 上提下放过程中，管柱可能受到的力有：套管压力、油管压力、大钩拉力、重力、浮力、接触反力、摩擦力、抽吸作用力、惯性力。
《结构力学》第01章在线测试 A B C D 、结构的刚度是指 A B C D 、杆系结构中的构件的长度 A B C D 、对结构进行强度计算目的是为了保证结构 A B C D 、固定铰支座有几个约束反力分量 A B C D
A、约束的各杆端不能相对移动 B、约束的各杆端可相对转动 C、约束的各杆端不能相对转动 D、约束的各杆端可沿一个方向相对移动 E、约束的各杆端可相对移动 3、刚结点的约束特点是 A、约束各杆端不能相对移动 B、约束各杆端不能相对转动 C、约束的各杆端可沿一个方向相对移动 D、约束各杆端可相对转动 E、约束各杆端可相对移动 4、可动铰支座的特点是 A、约束杆端不能移动 B、允许杆端转动 C、只有一个约束力偶 D、允许杆端沿一个方向移动 E、只有一个反力 5、固定端支座的特点是 A、不允许杆端移动 B、只有一个反力 C、允许杆端转动 D、不允许杆端转动 E、有两个反力和一个反力偶 第三题、判断题（每题1分，5道题共5分）
正确错误 、板壳结构的厚度远远小于其它两个尺度。 正确错误 、为了保证结构不致发生过大的变形影响了正常使用，要求结构要有足够的强度。 正确错误 、代替实际结构的简化图形，称为结构的计算简图。 正确错误 、在多数情况下，不能忽略一些次要的空间约束，而将实际结构分解为平面结构。 正确错误《结构力学》第02章在线测试 A B C D 、两个刚片用三根不平行也不交于一点的链杆相连，组成 A B C D 、将三刚片组成无多余约束的几何不变体系，必要的约束数目是几个 A B C D 、连接两个刚片的铰有几个约束？ A B C D
学科前沿油气井杆管柱力学结课报告 学院：车辆与能源学院 专业：石油与天然气工程 学生姓名：李欣 学号：S130******** 指导教师：李子丰教授
研究油气井内的杆管柱力学问题。首先由美国 A Lubinski 于1951年开始研究，李子丰于1996年出版《油气井杆管柱力学》（石油工业出版社），2008年趋于完善《油气井杆管柱力学及应用》（石油工业出版社）。主要内容为：油气井杆管柱及其在井下的运动状态、油气井杆管柱的载荷和失效方式，油气井杆管柱动力学基本方程及其在分析油气井杆管柱的稳定性、杆管柱的稳态拉力和扭矩、钻柱振动、下部钻具三维力学分析与井眼轨道预测、有杆泵抽油系统参数诊断与预测、热采井管柱力学分析和固井等方面的应用。 真理是世界上最珍贵的信仰，为了这一信仰，科研道路上涌现出了一批批坚定不移的科学家，他们用自己的执著和智慧为世人点亮了一盏盏明灯。燕山大学的李子丰教授就这样一位执著追求、甘于奉献的学者。自从事石油事业以来，李子丰教授十年如一日地辛勤工作，把自己的青春和热血都奉献给了祖国的石油事业，同时也对哲学和物理学领域的基本难题进行了深入不懈的研究。 如果说，科学研究是发现真理的舞台，那么，李子丰教授就是这舞台闪烁的明星，他身上体现出的一种为真理而献身的执著精神和勇敢正直的人格，不愧为我们当代年轻人学习的楷模。 结合石油工程科学和技术发展的需要，李子丰创立了有特色的油气井杆管柱力学理论体系。该理论体系主要包括：油气井杆管柱动力学基本方程；斜直井段杆管柱稳定性力学分析的数学模型；油气井杆管柱的稳态拉力——扭矩模型；试油管柱力学分析的数学模型；压裂管柱力学分析的数学模型；定向井有杆泵抽油系统动态参数诊断与仿真的数学模型；钻柱纵向振动、扭转振动、纵向与扭转耦合振动的数学模型；下部钻具三维力学分析的数学模型；热采井套管柱力学分析的数学模型及预膨胀固井技术；割缝筛管力学分析的数学模型。如今，依据这些理论模型所编写的软件，已经广泛地应用于我国石油钻采作业中。 同时，上述研究成果基本上都是国家“八五”重点科技攻关项目石油水平井钻井成套技术、国家“九五”重点科技攻关项目侧钻水平井钻井采油配套技术和“863”项目海底大位移井井眼轨道控制技术的研究内容，不但在理论上取得了较大进步，在经济上也获得了巨大的效益，赢得了国内外石油工程界和力学界的一致好评。 油气井杆管柱在充满流体的狭长井筒内工作,在各种力的作用下, 处于十分复杂的变形和运动状态。对油气井杆管柱进行系统的、准确的力学分析, 可以达到如下目的: (1) 快速、准确、经济地控制油气井的井眼轨道; (2) 准确地校核各种杆管柱的强度, 优化杆管柱设计; (3) 优化油气井井眼轨道;
《结构力学》在线测试题
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《结构力学》第01章在线测试 《结构力学》第01章在线测试剩余时间：33:10 答题须知：1、本卷满分20分。 2、答完题后，请一定要单击下面的“交卷”按钮交卷，否则无法记录本试卷的成绩。 3、在交卷之前，不要刷新本网页，否则你的答题结果将会被清空。 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、杆系结构中的构件的长度 A、等于截面的高和宽 B、与截面的高和宽是同一量级 C、远远小于截面的高和宽 D、远远大于截面的高和宽 2、结构力学的研究对象是 A、单根杆件 B、杆件结构 C、板壳结构 D、实体结构 3、为了保证结构不致发生过大的变形，并满足使用要求，要计算结构 A、内力 B、刚度 C、稳定性 D、强度 4、滑动支座有几个约束反力分量？ A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 5、固定端支座有几个约束反力分量？ A、一个 B、两个 C、三个 D、四个 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、下列哪种情况不是平面结构 A、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载也作用在该平面内 B、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面垂直 C、所有杆件的轴线都位于同一平面内，荷载与该平面平行 D、所有杆件的轴线都不位于同一平面内
E、荷载不作用在结构的平面内 2、对结构进行几何组成分析，是为了 A、保证结构既经济又安全 B、保证结构不致发生过大的变形 C、使结构美观实用 D、保证结构不发生刚体运动 E、保证结构中各构件不发生相对刚体运动 3、刚结点的受力特点是 A、可以传递轴力 B、可以传递剪力 C、不能传递力矩 D、不能传递力 E、能传递力矩 4、可动铰支座的特点是 A、约束杆端不能移动 B、允许杆端转动 C、只有一个约束力偶 D、允许杆端沿一个方向移动 E、只有一个反力 5、固定铰支座有几个约束几个约束反力？ A、两个约束 B、两个约束反力分量 C、三个约束 D、三个约束反力分量
地层测试管柱（Formation Test Stings） 不同的测试工具，按不同的形式连接，就可以组成不同的测试管柱，以满足不同井的测试要求。下图是MFE测试工具常用的测试管柱，自上而下分述如下： 1、反循环阀（reversing valve）：在测试结束后，用于替出测试管柱中的地层流体和循环压井。通常用投棒或蹩压的方法把反循环阀打开，使测试管柱内与套管环空连通，然后从环形空间泵压，将测试管柱内的地层流体反循环出地面。未进行抽汲的非自喷井测试，反循环替出的油水量计量是否准确，直接影响测试资料的可靠性。 2、上压力计（upper gauge）：上压力计安装在多流测试器的上部，也叫监漏压力计，主要用于监测测试管柱的漏失情况，记录各次开井流动时的压力变化。在测试工具下井时和测试时的关井期间，若测试管柱不漏失，上压力计记录的应是一条水平的直线。 3、多流测试器（Multi-Flow Evaluator）：是该类测试工具的关键部件，所以也叫MFE，由换位机构、延时机构的取样机构组成。它借助于测试管柱的上、下运动来打开或关闭的。测试工具下井时，MFE是关闭的。终流动结束，在解封后起测试管柱时，取样机构自动关闭，取得地层条件下的流体样品。 4、震击器（shock sub）：当测试管柱下部的筛管或封隔器遇卡时，上提管柱施加一定拉力，可使震击器产生一个强烈的震击力而具有解卡的功能。 5、旁通阀(bypass valve)：旁通阀主要有两个作用，一是在测试管柱在井眼中起下遇到缩径井段时，压井液可从封隔器芯轴内孔经旁通阀的孔流过，使测试管柱顺利起下；二是测试结束时，旁通阀打开，使封隔器上下方压力平衡，便于封隔器解封。 6、安全接头(safety sub)：安全接头是一种安全保护装置，在封隔器及其以下工具遇卡后，用震击器也无法解卡时，可反转测试管柱，从安全接头反扣粗牙螺纹处倒开，把安全接头以上的工具和管柱取出。 7、封隔器(packer)：封隔器起着把测试层与其他层段以及钻井液或压井液隔离开来的作用。封隔器的橡胶筒受到压缩负荷后可以胀大，也可以通过向筒内充入液体而膨胀，然后与套管或井壁贴紧，起到密封和隔离作用。 8、筛管或开槽尾管(screen pipe or slotted liner)：是地层流体进入测试管柱内的入口通道。筛管钻有孔，开槽尾管开有槽，其里面还有钻有孔的过滤管。孔和槽的尺寸较小，一般情况下能阻止流体中携带的泥饼或岩屑颗粒进入工具，以免堵塞测试阀、工具芯轴孔道等。 9、下压力计(lower gauge)：用于测量开井流动压力和关井恢复压力，可对其进行测试资料处理，计算油层参数。一般要下两支压力计，其中一支的传压孔与测试管柱内部相通，所以叫内压力计；另一支压力计的传压孔直接与测试层相通，叫外压力计。
一、地层测试管柱 不同的测试工具，按不同的形式连接，就可以组成不同的测试管柱，以满足不同井的测试要求。图1是MFE 测试工具常用的测试管柱，自上而下分述如下： 1、反循环阀：在测试结束后，用于替出测试管柱中的地层流体和循环压井。通常用投棒或蹩压的方法 把反循环阀打开，使测试管柱内与套管环空连通，然后从环形空间泵压，将测试管柱内的地层流体反循环出地面。未进行抽汲的非自喷井测试，反循环替出的油水量计量是否准确，直接影响测试资料的可靠
2、上压力计：上压力计安装在多流测试器的上部，也叫监漏压力计，主要用于监测测试管柱的漏失情况，记录各次开井流动时的压力变化。在测试工具下井时和测试时的关井期间，若测试管柱不漏失，上压力计记录的应是一条水平的直线。 3、多流测试器（MFE）：是该类测试工具的关键部件，所以也叫MFE，由换位机构、延时机构的取样机构组成。它借助于测试管柱的上、下运动来打开或关闭的。测试工具下井时，MFE是关闭的。终流动结束，在解封后起测试管柱时，取样机构自动关闭，取得地层条件下的流体样品。 4、震击器：当测试管柱下部的筛管或封隔器遇卡时，上提管柱施加一定拉力，可使震击器产生一个强烈的震击力而具有解卡的功能。 5、旁通阀：旁通阀主要有两个作用，一是在测试管柱在井眼中起下遇到缩径井段时，压井液可从封隔器芯轴内孔经旁通阀的孔流过，使测试管柱顺利起下；二是测试结束时，旁通阀打开，使封隔器上下方压力平衡，便于封隔器解封。 6、安全接头：安全接头是一种安全保护装置，在封隔器及其以下工具遇卡后，用震击器也无法解卡时，可反转测试管柱，从安全接头反扣粗牙螺纹处倒开，把安全接头以上的工具和管柱取出。 7、封隔器：封隔器起着把测试层与其他层段以及钻井液或压井液隔离开来的作用。封隔器的橡胶筒受到压缩负荷后可以胀大，也可以通过向筒内充入液体而膨胀，然后与套管或井壁贴紧，起到密封和隔离
大庆石油学院学报第26卷 第1期 2002年3月J OURNAL OF DAQING PETROLEUM INSTITUTE Vol .26 No .1 Mar . 2002 收稿日期:2001-01-15;审稿人:刘巨保 作者简介:刘 恩(1954-),男,硕士,工程师,主要从事管柱力学方面的研究.深井APR 测试管柱的力学分析与强度评定 刘 恩1 ,王瑞凤1 ,冯 宇2 ,李 艳3 ,董振刚 4 (1.大庆石油学院石油机械系,黑龙江安达 151400; 2.大庆油田有限责任公司第二采油厂,黑龙江大庆 163052; 3.大庆石油管理局试油试采公司,黑龙江大庆 163411; 4.大庆石油管理局电泵公司,黑龙江大庆 163041) 摘 要:建立了深井APR 测试管柱的力学模型,采用接触间隙元理论方法对深井APR 测试管柱进行了力学分析,给出了管柱各点(包括螺纹)应力和强度评定条件,为预测管柱的强度和安全评定提供了重要的理论依据.该方法在5.5km 的深井中得到应用,悬重误差为3.23%. 关 键 词:深井;测试管柱;力学分析;有限元法;间隙元理论;强度评定 中图分类号:TE821 文献标识码:A 文章编号:1000-1891(2002)01-0068-04 0 引言 深井测试管柱时,当井深超过5km ,管柱轴向拉力、外挤力或内胀压力都比较大,容易造成管柱断裂事故.在下放或作业工况中,为保证施工安全,必须对其强度做出比较准确的评估和预测.在深井中管柱 受力比较复杂,除了要考虑管柱的自身重力、液体压力(包括浮力)外,因井眼较深,井眼轴线不可能是理想直线,管柱与井壁可能产生接触,还要考虑管柱与井壁间的接触力、摩擦力;管柱外液体挤压力很大,可能会挤毁管柱,为了平衡较大的外挤力,管柱内腔要加一定高度的液垫压力. 深井测试管柱往往是由外加厚油管、测井仪器和压力计等各种配件组成.强度计算时主要是考虑油管的强度,包括油管接箍丝扣部分的强度与无丝扣的光杆部分的强度,两者计算方法不同,丝扣部分应考虑扣根的应力集中影响.笔者用间隙元理论编制了测试管柱力学分析与强度评定的大型计算机软件 . 图1 深井直井APR 测试管柱力学分析模型 1 深井测试管柱三维静力学分析的力学模型 一般深井井眼不是理想的直井,总是有一定的井斜存在.假设井眼轴线为一条任意曲率的空间螺旋线,管柱与井壁发生随机接触,采用多向接触摩擦间隙元来描述.取从井口到井底整个测试管柱作为力学分析的研究对象,见图1,并假设[1,2]: (1)井眼是圆形的,井壁是刚性的,井眼直径随井深可任意变化.(2)管柱的结构可以是任意变化的,包括几何尺寸和长度,附件安装位置均可随意变化.(3)深井测试管柱是可变形的弹性体,变形前的管柱轴线与井眼轴线重合,管柱与井壁之间有初始间隙,变形后管柱与井壁之间沿井深某些位置在井眼圆周某一方向可能发生接触,管柱在接触点处将受到接触反力和摩擦阻力的作用.忽略各种动态因素的影响. 2 深井测试管柱力学分析的间隙元理论方法 深井测试管柱与井壁的接触问题是多向随机接触非线性力学问题[2,3],采用非线性有限元理论来解
水平井产液剖面测试工艺方案论证 一、研究目的 围绕低渗透、低丰度油田水平井采油工艺技术配套，针对采油八厂低渗透、低丰度油层水平井特点，开展水平井产液剖面测试工艺技术试验攻关，充分了解各段产液、含水情况。 二、方案论证 1、产夜剖面测试工艺 目前可以进行水平井产液剖面测试的有两种工艺：一是采用拖拉器把组合测试仪器带入井下水平段；二是采用管柱携带存储式组合测试仪送到水平段。 方案1：拖拉器测试工艺 工艺原理：该项测试技术采用的是预置式井下测试工艺技术，即先将仪器预置于造斜段，然后下入生产管柱，用牵引器将井下组合测试仪器牵引到水平段，安装专用测试井口，见图1，正常生产后，进行流量、压力、温度、含水率、深度等参数的测试。 测试仪器参数：牵引器最大外径Ф54mm，长度7m；测试仪外径?38mm，长度6.8m。电缆为直径Ф8mm的三芯测试电缆。 存在问题： （1）目前的拖拉器外径太大，无法在油井正常生产时从油套环空顺利进入井下； （2）只能采取先让拖拉器携带仪器进入水平段，然后再下入生产管柱，起抽后进行测试，存在生产管柱刮碰测试电缆的危险。
图1 水平井产夜剖面测试工艺管柱结构示意图 2005年10月在州62-平61井进行现场试验。首先使牵引器从套管中试爬进入水平段指端，回收电缆测出水平段井温、压力曲线。然后使牵引器再次进入水平段指端，下入生产管柱到825m，出现电缆随生产管柱一起移动现象，上提电缆，拉力达到1.3t（额定拉力1.6t,最大拉力2.0t），为确保电缆安全，上提生产管柱到630m，上提电缆力降到1.0t，安装井口完井启抽。生产30小时测液面深度为580m。回收电缆进行分层找水测试，测试结果见表1。 表1 州62-平61井分层找水解释成果表
《结构力学》第09章在线测试 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、如果体系的阻尼增大，下列论述错误的是 A、自由振动的振幅衰减速度加快 B、自振周期减小 C、动力系数的绝对值减小 D、位移和简谐荷载的相位差变大 2、无阻尼单自由度体系在简谐荷载作用下，共振时与动荷载相平衡的是 A、弹性恢复力 B、惯性力 C、惯性力与弹性力的合力 D、没有力 3、一单自由度振动体系，由初始位移0.685cm，初始速度为零产生自由振动，振动一个周期后最大位移为 0.50cm，体系的阻尼比为 A、0.05 B、ξ＝0.10 C、0.20 D、ξ＝0.15 4、在低阻尼体系中不能忽略阻尼对什么的影响？ A、频率 B、主振型 C、自由振动的振幅 D、周期 5、低阻尼单自由度体系受简谐荷载作用，当荷载频率θ接近结构的自振频率ω时可以不考虑阻尼对振幅的影响 A、可作为静荷载处理 B、荷载影响非常小 C、可以不考虑阻尼对频率的影响 D、可以不考虑阻尼对位移的影响 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、单自由度体系的强迫振动主要计算 A、频率 B、周期 C、振型 D、动力内力 E、动力位移 2、具有弹性支座的梁，如要降低梁的自振频率ω，可采取下列那些措施？ A、增大质量 B、减小梁的刚度 C、减小弹性支座的刚度 D、增大荷载值 E、增大荷载频率 3、下列那些振动是简谐振动 A、无阻尼体系的自由振动 B、Psinθt产生的有阻尼体系的纯强迫振动 C、有阻尼的自由振动 D、突加荷载引起的无阻尼强迫振动 E、Psinθt产生的无阻尼体系的纯强迫振动 4、如果体系的阻尼数值减小，下列论述正确的是 A、动力系数变大 B、动力系数减小 C、自由振动的振幅衰减速度加快 D、自振周期减小 E、自振频率增大 5、结构的自振频率与什么有关？ A、质量 B、刚度 C、荷载
地层测试技术 地层测试(formation testing)是在在钻井或油气井生产过程中，对目的层段层进行的测试求产，地层测试可以测取地层压力数据，采集地层流体样品，从而对地层的压力、有效渗透率、生产率、连通情况、衰竭情况等进行评价，为建立最佳的完井方式、确定下部措施和开发方案提供依据，是进行油田勘探开发的重要技术手段。其方法一般有：①随钻地层测试：通过钻杆末端的钻杆测试器；②电缆地层测试：利用电缆下入绳索式测试器；此外广义的地层测试还包括常规的试油试气、钻杆地层测试、生产测井、试井等。 钻杆地层测试—DST（drill stem test)是使用钻杆或油管把带封隔器的地层测试器下入井中进行试油的一种先进技术。它既可以在已下入套管的井中进行测试，也可在未下入套管的裸眼井中进行测试；既可在钻井完成后进行测试，又可在钻井中途进行测试。它们座封隔离裸眼井底,解脱泥浆柱压力影响，使地层内的流体进入测试器，进行取样、测压等。钻杆(中途)测试减少了储层受污染的时间和多种后续井下工程对储层的影响，可以有效保护储层，是对低压低渗和易污染油气层提高勘探成功率的有效手段之一。中途测试往往也使油气提前发现，争取了时间，易于安排下步工作。 电缆地层测试是使用电缆下入地层测试器，电缆地层测试仪器又称之为储层描述仪，是 目前求取地层有效渗透率和油气生产率最直接有效的测井方法，同一般的钻杆测试相比，它具有简便、快速、经济、可靠的优点，在油田开发中有重要作用。电缆地层测试目前应用的主要是组件式电缆地层测试器，仪器结构包括电气组件、双探头组件、石英压力计组件、流动控制组件和样品筒组件几部分。根据用户的需求，可以单独测量地层压力及压力梯度，或者同时采集多个地层流体样品。 MFE（mulitflow evaluator）被称为多流测试器，是斯伦贝谢公司研制的地层测试器，用 它可实现钻井中途裸眼井段测试和多层段间的跨隔测试。MFE测试技术是通过钻杆或油管 将专用测试仪器及管串组件传输下到欲测试目的层段，利用封隔器座封实现管柱内腔体与环空的阻隔，使地层流体在人为控制压差的条件下顺利流动进入管柱，从而摸清目的层压力、液性和产能等数据资料。压差的人为控制是通过开关操作井下特殊工具实现的，可进行流动生产和关井压恢等条件下测试的多次往复转换。
一种井下管柱载荷测试方案 提出了一种基于电桥应变片结构测量油井管柱拉压载荷的方案。通过电阻应变式传感器检测井下管柱封隔器的应变力来测试其载荷大小。井下数据采集模块采集的数据经控制芯片存储于SD卡中，测试完毕后测试短接随管柱一起出井，用地面PC机读取SD卡中数据，即可对历史数据进行分析。此方案具有存储式，便携式，测试数据量大的优点，对油井封隔器管柱失效问题的解决提供了实测载荷数据的可行方法。 标签：存储式；载荷测试；封隔器 引言 大庆油田经过多年的分层开采后，油田已进入中后期的发展，油井管柱在井下的工作情况越来越恶劣，油井分层开采，层间矛盾不断加剧，油层含水量不断上升，致使采油过程中油井封隔器分层难度越来越难，封隔器管柱失效问题日益突出[1]，基于以上情况，文章提出油井管柱封隔器载荷实测试方案，具有一定的研究价值。 1 测试方案总体设计 方案总体为地面部分与井下部分。地面部分就是对SD存储卡中数据进行解析处理，用MATLAB等软件通过编程进行辅助分析，将数据用表格、坐标图等形式进行可视化处理，直观地给现场施工进行有效指导。井下部分包括与管柱连接的测试短接，传感器应变片全桥电路，信号放大、滤波调理电路，数据存储模块电路，电源管理模块电路六部分。测量单元独立成套，可安置在油井管柱的不同位置。方案设计框图如图1。 2 技术参数 此方案中最关键的部分是载荷测试应变筒，由现场井下工作情况确定载荷测试的技术指标：应变筒轴向拉压承重范围-300kN～300kN，测试精度5%F.S，工作温度范围-20～120℃，工作最高耐压30Mpa，电源采用大容量、耐高温磷酸铁锂充电电池，设计采样率每秒2个点，连续工作时间为90天。 3 系统设计 3.1 应变片传感器 应变式传感器与其他类型传感器相比具有以下特点：测量范围广，精度高，传感器输出特性的线性度好，工作性能稳定，而且经济实用，能在恶劣环境下工作[2]，但是在实际应用时必须对应变片横向效应引起的精度误差与温度漂移进行补偿。在本设计方案中，载荷测试构件要随油井管柱一起下井，安装在管柱与
一 、工程背景 压裂过程中,井下管柱要承受自重、内压、外压、各种效应力、粘滞摩阻力、套管支承反力、弯矩和锚定、坐封力等多种载荷的联合作用。施工泵压、排量、流体性质的改变,将直接引起管柱内、外温度和压力变化,势必导致封隔器油管柱受力和变形发生变化,从而进一步影响到油管的强度和封隔器的密封效果,在高温高压深井、超深井作业中,这样的矛盾尤为尖锐和突出。所以,压裂过程中的管柱受力已经成为影响压裂施工成败的关键因素之一。 本文对简化后的回接压裂油管的受力变形进行了分析。略去封隔器上端水力锚的影响、忽略油套环空压力的变化（▽p o =0）、忽略粘滞摩阻力、忽略回接插头与回接筒的阻力。 二 、回接的压裂油管基本效应的力学模型建立 1 活塞效应 由油管内外压力引起的对油管的作用力称为活塞力，相应由油管柱内外压力的变化引起油管的伸长或缩短的这种现象叫做活塞效应。 如图1-a 所示（油管的内径等于密封管的外径），p o 为环空压力，p i 为油管压力，A o 、A i 各为油管内外径截面积，A p 为密封管的内腔截面积。 因此有： 向上的力： )()('1p i i i o o A A p A A p F -+-= 向下的力： ) (''1p i i A A p F -= 假设向下的力为正， 向上的力为负。 则活塞力为： ' 1''11F F F -= )(01o i A A P F --= 假设油管伸长为正，缩短为负。 由胡克定律可得，活塞力引起的油管伸长或缩短为： P o P i P i P o Ap Ao Ai Ap Ai Ao 1-a 1-b 图1
s EA L F L 11= ? 式 1 式中： L —— 油管的原始长度； E —— 油管的材料性能参数，205GPa ； A s —— 油管的横截面积，A s =A o -A i. 2 膨胀效应 当油管内有内压时， 油管内压会作用在油管内壁上，使油管直径增大，管柱将缩短，这种现象叫做正膨胀效应，反之，称为反膨胀效应。 由于油管柱内、外流体的变化，是油管发生膨胀效应，若用管柱受力的变换来表示膨胀效应，其公式[1]为： ) (6.0)(6.0oa o ia i p A p A F ?-?≈? 当管内流体流动而管外流体不流动时，其管柱由于膨胀效应引起的长度变换 ?L 2[1] 为： L R R E L R R E L os is o i 1212212 22 222-?-?--+-?-?-=?ρρμδμμ ρρμ R —— 油管外径与内径的比值； i ρ? —— 油管中流体密度的变化； o ρ? —— 环空流体密度的变化； is p ? —— 井口处油压的变化； os p ? —— 井口处环形空间压力的变化； δ —— 流动引起的单位长度上的压力降，（向下流动为正）。 因本文中忽略流体密度的变化、流动引起的压力降及认为环空压力不变，因此上式简化为： L R E L is 122 2-?- =?ρμ 式2 3 螺旋屈曲效应 由于压力不仅沿管柱垂直作用于封隔器处的密封管和油管上，同时也水平作用于整个油管的壁面上。当密封管处的活塞力大于管柱发生弯曲的临界力时，油管就会发生螺旋屈曲。螺旋屈曲分为：弹性螺旋屈曲（弯曲力去除之后，管柱恢复直线状态）和永久性螺旋屈曲（弯曲力去除之后，管柱仍保持螺旋屈曲状态）。本文分析的是弹性螺旋屈曲。 由螺旋屈曲引起管柱的纵向缩短长度是?L 3 [1]: E I q F r L 82 23- =? 式3
结构力学》第04章在线测试剩余时间：59:18 答题须知：1、本卷满分20分。 2、答完题后，请一定要单击下面的“交卷”按钮交卷，否则无法记录本试卷的成绩。 3、在交卷之前，不要刷新本网页，否则你的答题结果将会被清空。 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、平行弦梁式桁架（上、下节间对齐），当上弦承载和下弦承载时影响线不同的是那个？ A、上弦杆轴力影响线 B、斜杆轴力影响线 C、下弦杆轴力影响线 D、竖杆轴力影响线 2、简支梁C截面剪力影响线中K点的竖标表示P＝1作用在 A、K点时产生的K截面的剪力 B、K点时产生的C截面的剪力 C、C点时产生的K截面的剪力 D、C点时产生的C截面的剪力 3、悬臂梁固定端截面的弯矩影响线的最大竖标在 A、自由端截面为正值 B、固定端截面为负值 C、固定端截面为正值 D、自由端截面为负值 4、简支梁的反力影响线形状特征是 A、一条直线 B、三角形 C、两条平行线 D、抛物线 5、外伸梁上K截面内力影响线在K截面以里是 A、全为零 B、全为正 C、全为负 D、可正可负 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、外伸梁支座间的截面剪力影响线是 A、两条直线组成的折线 B、一条直线 C、抛物线 D、在支座处竖标为零
E、两条平行线 2、带有静定部分的超静定梁，静定部分的内力影响线的特点是 A、在超静定部分上是直线 B、在超静定部分上是曲线 C、在静定部分上是直线 D、在超静定部分上是零线 E、在静定部分上是零线 3、带有静定部分的超静定梁，超静定部分的内力影响线的特点是 A、在静定部分上是直线 B、在超静定部分上是曲线 C、在静定部分上是曲线 D、在超静定部分上是直线 E、在整个结构上都是曲线 4、绘制影响线的方法有 A、静力法 B、机动法 C、力法 D、位移法 E、力矩分配法 5、下列哪些量值的影响线是长度量纲？ A、支座反力 B、剪力 C、弯矩 D、轴力
4 测试管柱的力学分析 测试管柱在井筒中要受到各种外力的作用，如内外压力、重力、井壁的反力等的作用。这些作用力与温度共同作用在测试管柱上，造成管柱的变形，如拉伸变形和屈曲变形等，以及在测试管柱中产生内力，如轴向力、弯矩等。如果这些变形或内力过大，就可能对测试管柱产生损坏。 在不同的操作中，这些外力是不同的。因而，各种工况所产生的内力也不尽相同。例如，下放测试管柱时，测试管柱受的外力为重力和完井液对管柱的浮力，上部则由钻机大钩吊着；在坐封时，大钩逐步加上钻压，即松弛力，使封隔器坐封；在开井时，测试管柱中有天然气流过，因而测试管柱内外压力会发生变化，此外，测试管柱的温度变化会使管柱伸长。因此，在分析时必须根据不同工况进行具体分析。 管柱在受到外力作用时产生变形，根据不同的内力，变形有所不同。众所周知，当管柱的轴向力是受拉时，管柱只是伸长，而当管柱的轴向力是受压时，除了轴向缩短外，对于这种长细比很大的管柱，管柱还会产生屈曲变形。屈曲变形反过来又会影响内力。 因此，对测试管柱在井筒中的力学分析有助于合理地设计测试管柱及其测试操作。在本章中，我们研究井眼中管柱的受力分析、受压部分的屈曲分析和测试管柱的强度分析。 4.1 测试管柱各工况的受力分析 在地层测试过程中，需要进行测试管柱的下放（简称为下钻）、用低比重流体替代测试管柱中的流体（简称为低替）、封隔器坐封（简称为坐封）、打开井口关井阀诱喷（简称为开井）、井下关井阀关井（简称为1关）、井口关井阀关井（简称为2关）、高比重泥浆循环压井（由井口油管将高比重泥浆压入，从环形空间流出；简称为循环）或高比重泥浆反循环压井（由井口环形空间将高比重泥浆压入，从油管流出；简称为反循环）和压裂与酸化（简称为高挤酸）等操作。在这些操作中，测试管柱受力是不
MFE地层测试器 一、特点 MFE地层测试器是一套完整的井下开关工具，整套测试工具借助于钻杆的上、下运动操作和控制井下工具的各种阀，具有操作方便、动作灵活可靠，地面显示清晰的特点。测试时在地面可以比较容易地观察和判断井下工具所处的位置，并能获得任意次开井流动和关井测压期。MFE地层测试器是大庆油田最早使用的地层测试工具，有127mm（5″）工具，适应于裸眼井测试和168mm(6 5/8″)以上的套管井测试；有108mm(4 1/4″)工具，适应于140mm(5 1/2″)以上的套管井和裸眼井测试;95mm(3 3/4″)工具，适应于140mm(5 1/2″)以上的套管井测试；79mm(3 1/8″)工具，适应于114mm(4 1/2″)小直径套管井测试。但在使用中存在换位机构易损、心轴易堵、高产井截流、封隔器易泄压等问题。 二、结构 MFE测试器主要由换位机构、延时机构、取样机构三大部分组成。 1、换位机构 包括花键心轴、花键套、J型销、止推垫圈。 花键心轴与上部油管相连，受地面控制，只能上、下运动，不能转动。J型销与花键套钉为一体并插入换位槽内，当花键心轴上、下运动时，拔动花键套转动，但不能上下移动。J型销从一个位置换到另一个位置，下方测试阀也从一个位置换到另一个位置（上下位置改变），达到开井和关井的目的。止推垫圈充分保障了花键套的轴向旋转。如图1-1-1： （1）下井时，J型销通常在A位置，测试处于关闭状态； （2）下置预定位置加压坐封后，换位槽下行，延时几分钟后，管柱自由下落，测试处于开井状态，J型销此时处于在B位置； （3）慢慢上提管住，换位槽上行，出现自由行程，J型销移置C处，测试处于关闭状态；
油气井杆管柱是石油钻采作业的脊梁和中枢神经。油气井杆管柱力学主要研究钻柱力学、井眼轨道控制、套管设计、有杆泵抽油系统等内容。对油气井杆管柱进行系统全面、准确的力学分析, 可以实现快速、准确、经济地控制油气井的井眼轨道；准确地校核各种杆管柱的强度, 优化杆管柱设计；优化油气井井眼轨道；及时、准确地诊断、发现和正确处理各类井下问题；优选钻采设备和工作参数。 燕山大学石油工程研究所教授、博士生导师李子丰等在国家“八五”重点科技攻关项目“石油水平井钻井成套技术”、国家“九五”重点科技攻关项目“侧钻水平井钻井采油配套技术”、“863”计划项目“旋转导向钻井系统整体方案设计及关键技术研究”和“海底大位移井钻井技术”、国家自然科学基金项目“防止热采井套管热破坏的固井新技术”等支持下，在建立油气井杆管柱力学理论体系研究方面取得多项重要创新性科学发现。 一、提出了油气井杆管柱动力学基本方程, 该方程统一了原有的油气井杆管柱力学分析领域的各种微分方程, 为油气井杆管柱的各种动静态力学分析奠定了基本理论基础 应油气田开发的迫切需要, 科学界自20世纪50年代以来针对油气井杆管柱的某些特殊问题已进行了较广泛、较深入的研究, 发表了数以百计的学术论文。特别是“七五”和“八五”期间国家组织的对定向丛式井和水平井的科技攻关, 使我国的油气井杆管柱力学研究水平大大提高。但所有的研究工作都是基于某项特殊需要而进行的。对某些问题，如动力问题和几何非线性问题研究较少。为此，需要对杆管柱动力学问题进行系统的研究, 建立统一的理论。
李子丰教授通过对油气井杆管柱进行力学和运动分析，推导了用于对油气井杆管柱进行各种力学分析的几何方程、运动平衡方程和本构方程。由于油气井杆管柱动力学基本方程统一了现有一切油气井杆管柱力学分析的微分方程，现有的油气井杆管柱力学分析的微分方程都可由该动力学基本方程通过适当简化而得到，所以，该基本方程在石油钻采工程界具有广泛的应用。 二、建立了斜直井段杆管柱稳定性力学分析的数学模型，指出了“虚构力”理论的错误 石油工程中的钻柱、套管柱、油管柱和抽油杆柱在井筒中工作时在某些井段经常处于压扭状态，发生正弦或螺旋屈曲。屈曲后，杆管柱内的应力急剧增加，与井壁的摩擦阻力增加，会发生自锁现象，严重时可发生强度破坏。 李子丰教授从油气井杆管柱动力学基本方程出发，推导了斜直井中受压扭细长杆管柱几何非线性屈曲的微分方程，建立了水平井段杆管柱稳定性力学分析的数学模型，分析了无重受压扭圆杆管柱的螺旋屈曲,给出了螺旋屈曲管柱的力学分析方法。 通过对内外压力对管柱稳定性的影响研究发现，(1)传统的油井管柱稳定拉力或虚构拉力的计算公式是错误的；(2)内外压力对悬挂油井管柱的稳定性没有影响；(3)内外压力本身对两端固定的油井管柱的稳定性没有影响，两端固定后，内外压力的变化对油井管柱的稳定性有影响；封固后管柱的等效轴向力与封固时管柱的轴向力、材料泊松比、内压变化量、外压变化量和内外管截面积有关；(4)对于两端固定的油井管柱，内压增加降低管柱的稳定性，外压增加提高管柱的稳定性。 三、建立了油气井杆管柱的稳态拉力——扭矩模型 在油井作业中, 由杆管柱和井壁接触所产生的轴向阻力和扭矩损失对钻采作业有很大的影响, 甚至成为作业成败的关键。先进的拉力和扭矩模型, 尤其在与先进的地面扭矩、大钩载荷、井底扭矩和钻压的测量仪器结合使用时可以实现如下目的: (1) 优选井眼轨迹, 使整个杆管柱的摩擦阻力和扭矩损失最小; (2) 选择和校核地面设备, 优化杆管柱设计; (3) 监测井下问题; (4) 指导下套管作业; (5) 确定杆管柱与井壁的接触压力, 估计套管的磨损程度和键槽是否存在; (6) 决定是否改变泥浆性能; (7) 根据地面悬重计算钻头实际钻压。 李子丰教授依据油气井杆管柱动力学基本方程, 建立了定向井、水平井杆管柱稳态拉力—扭矩模型，并在下列领域得到了成功的应用：（1）钻柱强度分析和优选；（2）井下作业管柱力学分析；（3）井下岩屑床和其它复杂情况监测；（4）优选井眼轨道；（5）钻柱和套管减磨设计等。 四、建立了试油管柱力学分析的数学模型