[00964891]油气井杆管柱力学体系及在石油工程中的应用

该项目属于石油与天然气开采领域。研究内容：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,可以达到如下目的：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。在国家重点科技攻关项目、“863”高科技发展规划和国家自然科学基金为主的科研项目支持下，建立了油气井杆管柱力学理论体系。发现点：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；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；建立了油气井杆管柱的稳定拉力-扭矩模型；建立了试油管柱力学分析的数学模型；建立了压裂管柱力学分析的数学模型；建立了定向井有杆泵抽油系统动态参数监测与仿真的数学模型；改进了钻柱纵向振动、扭转振动、纵向与扭转耦合振动的数学模型并发现以往防纵向振动数学模型的边界条件错误是导致钻铤破坏的主要原因之一；建立了导向钻具三维小挠度静力学分析的数学模型；建立了热采井套管柱力学分析的数学模型并提出了预膨胀固井技术；建立了割缝膨胀筛管力学分析的数学模型；提出了可以成倍提高连续油管使用寿命的预弯曲连续油管技术和申请了专利；否定了不均匀地应力与套管相互作用理论。依据这些理论模型所编写的软件，已经广泛地应用于石油钻采作业和工具研制中。这些理论还可应用于血管介入医学中“血管-导管-导丝系统”的力学分析和安全性评估、微机械/纳米管的力学分析和建筑内穿线和换线作业的电缆、电线的力学分析。科学价值：建立了油气井杆管柱力学理论体系，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，并在石油与天然气钻采工程等领域获得了广泛的应用。同行引用及评价：东北石油大学、长江大学和燕山大学等将《油气井杆管柱力学及应用》列为研究生教材或/和考研参考书。论文和专著被同行广泛引用，Ei收录60多篇，SCI收录10篇。苏义脑院士、陈勉教授和李琪教授等给与成果很高评价。根据油气井杆管柱力学编制的计算机软件，已经广泛的应用于钻井、完井、采油、测井等作业中；应用单位覆盖中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司和中国海洋石油总公司下属从事石油钻井和采油的单位、美国Smith公司。《油气井杆管柱力学及应用》已被国内几十所、美国近二十所相关大学的图书馆收藏。由于李子丰同志在油气井杆管柱力学领域的贡献，李子丰在CNKI的影响因子已达到18，在全国油气井工程学科和燕山大学处于领先地位。而据中国科技论文在线的数据显示，在8394位优秀学者中，李子丰的简介浏览量排名第二。