底部钻具组合三维静力分析

考虑钻井液和钻头的工作扭矩对钻柱横向变形的影响，分析了扶正器与井壁间的作用，用传递矩阵方法建立了定向并中底部钻具组合的三维力学模型，研制了相应的计算机程序，能有效地计算钻柱对钻头的横向作用力和确定钻头轴线的方向。     

底部钻具组合性能分析的传递矩阵方法

在介绍传递矩阵方法处理问题的基本原理后，用传递矩阵方法分析弯曲井眼内多扶正器底部钻具组合的力学性能，并建立了能适合于任何底部钻具组合变形和受力计算的模型，推导出计算钻头侧向力、扶正器约束反力和扶正器处内弯矩等计算公式。研究表明，用传递矩阵方法处理底部钻具组合的力学问题，具有简捷、准确和使用规律性强、程序设计简单等特点。     

底部钻具组合力学行为的钻头边界效应研究

通过对钻头处受力情况的深入分析,否定了以前在分析底部钻具组合时,将钻头处的边界条件看作铰支 (即弯矩为零)的一惯做法,提出了应先将钻头处看作是固支 (即转角为零),只有当弯矩达到一定值时,才能出现转角的新观点,并给出了计算弯矩最大值的公式,通过算例对比了 2种处理方法的差别。     

仿真技术在井底钻具组合受力与变形中的应用

文章根据力学原理，运用纵横弯曲法，分析井底钻具组合受力与变形，建立仿真模型，利用计算机强大的数学计算功能，进行计算机仿真，在油气田开发中优化钻具组合，加快工作进度。     

江苏油田三种典型钻具组合复合井导向力计算分析

结合江苏油田导向钻井技术现场试验中采用的三种典型的滑动导向钻具组合,在计算复合钻井导向力的基础上,探讨了两个主要因素对复合钻井导向力的影响规律,理论计算结果与现场试验结果基本吻合,通过设计钻具组合的结构和施工参数,可以提高井眼轨迹控制精度。     

纵横弯曲法对变截面钻具组合的受力变形分析

在纵横弯曲法基本理论的基础上,进一步发展了变截面钻具组合的受力变形分析。在此基础上开发出配套软件系统,对变截面钻具组合的力学特性作了详细的分析,并通过现场数据验证了该理论的正确性。     

井底钻具组合受力分析方法研究与应用

石油钻井行业标准SY/T5172《直井井眼轨迹控制技术规范》推荐采用微分方程法对井底钻具组合进行受力分析.详细介绍了微分方程的建立过程、方程的解与井底钻具组合间的关系、采用该方法的实际计算步骤,并通过实际应用验证了该方法的可行性.     

井壁与钻具组合相互作用分析

本文分析了井壁岩石与钻具组合的相互作用，将井壁岩石作弹性体来处理井壁与钻具组合的接触问题，推导建立了井壁岩石影响钻铤及扶正器变形的计算式。通过算例，分析了井壁岩石对钻具组合变形的影响，证实了以往将井壁作刚性约束处理是不合理的。     

底部钻具组合运动状态及钻进趋势评价方法研究

应用室内模拟试验装置,研究了转速、钻压对底部钻柱运动状态的影响,得出：当钻压一定时,底部钻柱随转速变化存在3种运动状态,即低转速时的规则正向公转、中转速时的无规则摆动和高转速时的规则反向涡动;当转速较低时,钻压对底部钻柱运动状态影响较大,转速较高时,影响较小;当转速较低时,底部钻柱处于同步正向公转状态,当转速较高时,底部钻柱处于反向公转状态。通过理论分析,提出了“井斜趋势角”的概念,推导出了“井斜趋势角”的计算公式,并给出了应用“井斜趋势角”评价底部钻具组合防斜打直能力的方法。应用所提出的评价方法,对钟摆钻具和偏轴钻具组合的钻进趋势进行了评价。     

下部钻具组合造斜能力的预测方法研究

预测下部钻具组合(BHA)的造斜能力对准确控制井眼轨迹十分重要。在现有BHA造斜能力预测方法的基础上,探讨了一种更能为现场广泛应用的新型预测方法。通过确定一个区块不同地层中的稳斜钻具组合,可以求得该地层中特定条件下的平衡侧向力。以此为基础,可以确定给定BHA的造斜能力。结果表明,这种方法既考虑了井眼轨迹、施工参数的影响,也能很好的考虑地层参数的影响。文中利用长庆油田某区块上的资料,给出了这种方法的计算实例。     

气体钻井钟摆钻具组合的有限元分析法

在现行的钟摆钻具设计过程中,将第一个稳定器及其以下钻铤简化为简支梁进行计算。常规钻井液钻井时,钻压常远远大于稳定器以下钻铤浮重,忽略钻柱自身重力对轴向力的影响;而气体钻井时,钻压小,钻铤浮重大,此时钻铤自身重力的影响不得不考虑。以管单元模拟钻具的物理及几何特性,以间隙单元模拟钻具与井壁接触,采用有限元法,对气体钻井过程中下部钻具组合受力及变形进行了动态数值模拟,对单稳定器及双稳定器钟摆钻具组合进行了分析。该有限元模型不仅考虑了钻铤自身重力的影响,而且考虑了钻铤自转对其变形的影响,为钻柱力学分析提供了一种有效的手段,也为气体钻井防斜打直提供了理论依据。     

新型铰接式钻具组合特性分析

对一种新型铰接式钻具组合进行有限元分析,采用自由度凝聚法缩减铰接点的转动自由度并对铰接式钻具组合进行单因素影响分析,如井斜曲率、钻头稳定器的磨损量、结构弯角、钻压、井斜角、钻头稳定器与钻头之间的距离等对钻头侧向力的影响。结果表明,为了获得较好的铰接钻具造斜率,应考虑2种途径:1)在实际操作过程中,应仔细控制稳定器的磨损量,控制井眼扩大;2)在钻具结构设计中,应优化结构弯角和钻头稳定器与钻头之间的距离这些参数。     

Gilligan钻具组合特性分析与设计

用纵横弯曲法对水平井中双稳定器变截面柔性钻具组合（Ｇｉｌｉｇａｎ钻具组合）的力学特性作了详细分析，并通过现场数据验证了理论分析的正确性。用配套软件系统设计出适合于三种不同尺寸井眼的Ｇｉｌｉｇａｎ钻具组合，并给出了其极限曲率值     

公转下部钻具受力与轨道控制的初步分析

地面驱动的带弯角或偏轴的导向钻具和防斜钻具已经广泛地应用于水平井、大斜度井、大位移井、分支井和直井钻进中。由于对该类钻具的力学特性和轨道控制理论研究不足,使得应用效果不稳定。要解决该类钻具的轨道控制问题,必须解决下部钻具的稳定性判别、下部钻具各点的运动状态判别和参数分析、下部钻具动力学分析的数学模型、钻头与地层动态作用模型和井眼轨道预测方法。文中初步探讨了问题的性质、可能遇到的问题和解决问题的途径。     

带双心钻头底部钻具组合的分析

针对使用双心钻头钻进时扩孔尺寸不理想、钻具工作不稳定、井斜趋势引起钻头工况对钻压非常敏感等问题,对底部钻具组合的受力、变形和运动状态等方面进行了分析研究表明,由于双心钻头几何设计的独特性,工作时钻头上受有不平衡力,这使得钻头切削不稳定,且影响钻柱变形。钻柱变形后,钻头相对井底偏转,偏转的方向和角度影响钻头的有效切削面积;钻柱的运动方式,即自转和公转,也影响扩孔尺寸和钻头稳定性。通过简单试验,认为钻头的不平衡力使钻具倾向公转;另外井斜、井眼弯曲也对钻具运动状态有很大影响,表现为钻具稳定性对钻压的变化非常敏感。     

随钻扩眼钻具组合与钻井参数优化研究

鉴于国内现有随钻扩眼系统钻具组合与钻井参数优化研究缺乏,同时考虑领眼钻头及扩眼器几何结构、地层岩石强度及钻井参数等3种影响因素的计算模型少有报道,以及扩眼系统扭矩分配比计算方法缺失等现状,通过建立模型分析了领眼钻头钻压和扭矩分配比随钻具组合、钻柱转速及地层强度的变化规律,进行了钻前不同扩眼钻具组合对比与优选以及随转扩眼...     

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过去在对底部钻具组合（BHA）进行力学分析时，全是依靠手工进行公式的推演，不但费时费力，而且容易出错。而在计算轴向力时，只是简单地用钻压值减去井底到所算跨中点的BHA轴向重量（浮重），并假设BHA轴向力与井眼轴线方向一致，没有考虑稳定器处支反力对轴向力的影响，这样处理必然给计算结果带来一定的误差。文章应用MatLab的符号运算功能对二维底部钻具组合分析权余法（MWR）的消除残值方程和边界条件方程构成的方程组进行直接求解，使得求解过程更为简单和准确；同时，假设BHA轴向力与BHA变形线轴线方向一致，并考虑稳定器处支反力对轴向力的影响，将钻压作为目标函数对BHA单跨轴向力进行迭代求解，进一步提高了计算精度。