摘要
在定向井和水平井中，套管的下入受到井筒局部几何缺陷（特别是键槽）的影响而变得复杂，这些缺陷会改变接触构型、法向反力以及套管下入的摩擦阻力。本研究旨在建立套管柱与井壁键槽之间接触相互作用的解析模型，使其能够考虑套管柱上可能使用的扶正器，并估算此类接触过程中产生的阻力。套管柱被表示为细长弹性构件，其在给定横截面处的局部侧向载荷与管轴相对于井筒轴的偏移量相关。井筒和键槽壁被假设为刚体，套管下入的摩擦阻力通过法向接触力来确定。文中考虑了主要的接触构型：管体与键槽口的接触、套管柱进入键槽，以及与键槽底部接触的极限情况。针对楔形键槽轮廓，得出了确定接触反力和阻力的公式。研究表明，套管下入阻力与套管半径及键槽口宽度之间呈非单调关系，因为这些参数的变化可能导致系统从一种接触构型切换到另一种。当套管柱嵌入键槽时，其有效直径的增大将增加法向接触反力并降低下入能力；与此同时，一旦套管柱脱离几何约束区域，直径的进一步增大可能导致阻力的急剧减小。本研究的创新之处在于将键槽视为独立的几何接触对象来处理，而传统方法中其影响通常仅被视为井筒复杂性的总体因素之一。这一表述方式使得可以解析地描述不同接触构型之间的转换，并表明扶正器可能根据其与键槽的相对位置以及接触性质，提高或降低套管柱的下入能力。所提出的模型可用于计算存在键槽时套管下入过程中的阻力、论证扶正器参数，并提高将套管柱下放至设计深度的可靠性。
