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文章通过水平井井内切点以上非垂直井段钻柱弯曲刚性对轴力和摩擦力的影响分析,采用了弹性梁的变形微分方程以及单元体的静力平衡和力矩平衡关系,建立了钻井时轴力的二维计算模式,同时,对切点以下导向动力钻具组合采用纵横弯曲法大变形进行分析时,考察了动力钻具结构弯曲角的影响,得出导,向动力钻具三弈矩方程组,并对DTU钻具组合中第二段梁内存在方向相反的两个结构变角对其梁柱左右端角增量及变形前后的梁柱右端痊移进行分析,得出了DTU钻具组合的井底钻压计处模式,并给出了利用钻井时的钻重的视压力,计算出井底钻压的方法及步骤。     

求解井底钻具组合大变形的纵横弯曲法及其在导向钻具组合分析中的应用

在中半径水平井和大斜度井中,井底钻具组合(BHA)的力学特征属于大变形小应变性质。本文在求解BHA小变形的纵横弯曲法基础上,经过理论扩展,提出了求解BHA大变形的纵横弯曲法,列出了转盘钻下部钻具组合的三弯矩方程组及钻头侧向力和倾角公式;进一步导出适用于各种结构类型的导向动力钻具组合的三弯矩方程组通式,并以单弯稳定器钻具为例进行求解。文中给出了几条分析结论,可供设计和选择导向钻具组合时参考。     

偏心钻头钻进时的底部钻柱力学分析

采用静力分析的方法,建立了偏心钻头底部钻具组合的力学模型,并完成了对力学模型的求解。应用数值计算方法,分析了偏心钻头底部钻具组合的受力和变形特性。通过对切点位置、钻头侧向力、井斜角及钻压分配比的分析发现:使用偏心钻头时钻柱与井壁的切点位置要比没有偏心时低得多;在倾斜井眼中,钻头偏心块在上方时,随钻压的增加钻具的降斜趋势减弱,增斜趋势增强;当偏心块在下方时,随钻压的增加钻具的降斜趋势增强;钻压分配比对钻头侧向力的变化趋势有重大影响。     

下部钻具组合上切点的位置确定方法

下部钻具组合的上切点始终处于井眼底边这一假设条件,并不适用于下部钻具组合静力学分析的所有情况。基于建立的适用于下部钻具组合静力学分析的三维坐标系及其变换关系,提出了描述井壁上上切点位置的方法;根据最小势能原理,提出了一种确定上切点位置的迭代计算方法;以光钻铤钻具组合为例,讨论了井眼几何参数与钻井参数对上切点位置及钻头侧向力的影响规律。结果表明:在二维问题的力学分析中,当钻头处井斜角很小、井眼的井斜变化率很大时,下部钻具组合的上切点将有可能处于井眼的高边;与对上切段长度的影响相比,井斜方位变化率对上切点井壁方位角的影响更大;与对钻头井斜力的影响相比,井斜方位变化率对钻头方位力的影响更大;钻压和钻头扭矩对上切点位置及钻头侧向力的影响都很小。      

双弯壳体动力钻具结构分析

采用能量法分析了A、B两种型号侧钻水平井双弯壳体动力钻具的结构特性 ,给出了钻具弯曲变形与井壁压力、钻头造斜力、井眼几何尺寸的关系 ,讨论了在直井眼内的下入问题。通过分析计算可知 ,当双弯壳体弯曲变形C点挠度为 4 3 58mm时 ,A型钻具与套管的摩阻力为1 1 82 8N ;当双弯壳体弯曲变形C点挠度为 6 66mm时 ,B型钻具与套管的摩阻力为 1 569 7N ,因此两种型号钻具均可顺利下入井底 ,此时钻具最大弯曲应力在C截面 ,分别为 3 9 76MPa和3 6 65MPa ,均小于材料许用应力 ,钻具强度安全系数大于 1 0 ,满足强度条件。     

井斜控制理论及防斜钻井技术综述

在钻井过程中,井斜给钻井工程带来一系列的危害,并造成巨大损失。早在５０年代,国外就研究了光钻铤在钻压作用下的弯曲问题,导出了有关计算模式;６０年代提出了双稳定器防斜钻具的理论,为满眼钻具的发展提供了理论基础;７０年代提出了用小势能法求解下部钻具的受力和变形。国内在６０年     

预弯曲动力学防斜快钻技术的试验研究

预弯曲动力学防斜打快钻井技术主要利用预弯曲动力学防斜打快钻具组合在井眼中的涡动特征，在钻头上形成一个远大于钟摆降斜力的防斜力，从而使井眼保持垂直。预弯曲动力学防斜打快钻具组合是一种带预弯曲结构的特种钻具组合，钻进时，其在井眼内形成特定的涡动轨迹，引起钻具组合以较大的不平衡几率向下井壁方向振动，从而实现向下井壁的冲击力。常规钟摆和满眼钻具组合的工作原理都是力求钻具组合发生尽可能小的变形，减小钻具组合因变形引起的增斜力。预弯曲动力学防斜打快钻具组合在胜利油田史138-6井进行的试验表明，这种方法具有很好的防斜打快效果。与邻井常规钟摆钻具组合相比，这种钻具组合的钻压提高50％以上，机械钻速则提高120％。文中给出了钻压和转速对预弯曲动力学防斜打快钻具组合防斜力的影响规律。     

实际井眼中的通井底部钻具组合评价与应用

通井作业是钻完井过程中不可或缺的工序,然而在工程实际中,套管遇阻复杂情况频频发生,暴露出现有通井作业方式的局限性,究其原因,现有的理想刚度匹配法设计的通井底部钻具组合无法反映实际井筒的空间弯曲特征和井筒约束这些重要特征,造成其通井效果不理想。文章基于弯曲变形能原理,考虑实际井眼轨迹、井径及底部钻具组合结构的影响,推导了实际井眼中管柱的弯曲变形能模型,基于实际井眼中通井底部钻具组合与套管弯曲变形能的计算,提出了基于等效刚度的评价方法。理论和现场应用结果表明,利用该方法可以快速评价所用通井底部钻具组合在实际井眼轨迹中的通井效果。     

常规钻具组合防斜打快钻压优选与应用

对于常规钻具组合防斜打快,目前国内主要采用轻压吊打和大钻压预弯曲被动防斜技术来实现复杂地层井斜的有效控制。然而较低的钻压导致机械钻速低,大钻压预弯曲技术使钻柱容易失稳而导致井下复杂,因此如何平衡防斜打直、机械钻速、钻柱失稳三者间的关系,合理选取钻压是常规钻具防斜打快的关键。为此,基于纵横弯曲梁及管柱弯曲理论,充分考虑地层造斜力对井斜的影响,以钻头综合作用力最小为准则,建立了常规钻具组合直井防斜打快钻压的优选模型,编制了计算机程序,并以伊拉克米桑油田BUCS-44H井为例,开展了现场试验。结果表明:不同倾斜程度的地层具有不同的钻压适用范围,在高陡构造中使用降斜特性较强的钻具,并在钻柱预弯曲的条件下,施加大钻压钻进可以平衡机械钻速与防斜打直间的矛盾;充分考虑地层造斜特性及钻具自身造斜特性选取的最优钻压,既能避免钻柱失稳,也能实现防斜打快,对现场井斜控制具有一定的指导意义。     

可控偏心稳定器钻具组合弹性稳定性研究及其应用

可控偏心稳定器是旋转导向钻井技术中的核心工具之一,结合钻井作业的实际情况,对可控偏心稳定器钻具组合的弹性稳定性进行了研究和分析。运用纵横弯曲梁的理论,建立了管柱在纵横弯曲条件下的挠曲变形方程;运用能量法建立了受压管柱在旋转状态下的弹性变形方程,并且得到了临界钻压的求解方法;通过综合考虑井斜角、钻具自重、扭矩、转速、钻具的几何尺寸、钻压等6个重要因素对管柱临界失稳的影响,推导出了临界钻压的表达式,为合理使用好旋转导向钻井工具,特别是可控偏心稳定器心轴的合理设计和安全使用提供了理论依据,对现场钻井作业有积极的指导意义和借鉴作用。     

单弯动力钻具滑动导向组合的实践研究

导向钻进技术在特殊工艺井施工中的应用越来越广泛,对导向钻具组合复合钻进中的复合转速、井径及导向能力等几个问题进行了分析,结合单弯单稳导向组合在胜利油田2口分支水平井中的应用实践,对影响导向组合导向能力的因素和复合钻进中应注意的问题进行了分析。     

滑动导向钻具组合连续导向钻井技术

滑动导向钻具组合连续导向钻井技术具有低成本，易实施等优点，在定向井，水平井和大位移井的钻井过程中发挥了重要作用。对该技术的发展历程。主要技术内容。计算方法，评估标准及存在问题等作了系统阐述。     

小井眼钻具非线性力学分析及应用

考虑钻具沿井深和井眼圆周方向的随机接触摩擦以及钻具在钻压、自重作用下的纵向弯曲,建立起小井眼下部钻具双重非线性力学分析模型,运用空间梁单元和多向接触摩擦间隙元进行求解。经现场试验表明:用该理论方法所设计组配的三稳定器和四稳定器防斜钻具组合起到了良好的防斜效果,机械钻速得到明显提高,为小井眼钻具设计提供了一种实用的计算方法。     

文92-平1深层水平井钻井技术

文92-平1井是中原油田第一口超薄油藏深层水平井，地层硬，井深，压力系数高，二开裸眼段长，油层薄，地层不确定程度高，通过采用聚合醇-正电胶钻井液体系，选用高效PDC定向钻头，精心设计钻具结构和钻井参数。以及得力的井下安全措施。使该井安全满足了甲方要求，全井安全无事故。     

短半径水平井铰链式井下动力钻具组合力学模型的建立与分析

铰链式井下动力钻具组合是当前短半径水平钻井中最先进的一种新型工具。本文首先建立了铰接式井下动力钻具组合在二维井身条件下的力学模型并介绍了该模型的求解方法和过程,详细分析了若干结构学数、井身几何参数和钻井工艺参数对钻头侧向力的定量影响,为铰接式井下动力钻具组合的结构设计和短半径水平井轨道控制提供了力学分析基础。     

偏心防斜技术的研究及应用

设计一种新型防斜钻具组合,用静力学方法近似分析钻具组合力学特性,用半解析法解偏心短节偏心方向分别指向上,下井壁两个特殊点的钻头侧向力及转角,并结合底部钻具公转的运动特性,优化钻具组合及钻井参数,从而达到控制并斜的目的,在江汉3个区块7口井进行现场试验,取得良好的社会和经济效益。     

中原油田第一口超薄油藏深层水平井

文92-平1井是中原油田第1口超薄油藏深层水平井,地层硬、井深、压力系数高、二开裸眼段长、油层薄、地层不确定程度高等因素,使该井的难度在中原油田历年来的水平井中处于首位。同时,施工过程中多次修改地质设计,不断调整垂深追踪油层,给井眼轨迹控制增加了极大困难。通过导向钻具组合及MWD监测的应用,保证了井身质量;通过采用聚合醇正电胶钻井液体系,保证了井下的措施安全,选用高效PDC定向钻头,精心设计钻具结构和钻井参数,使该井全井安全无事故。该井初期投产只射开1/2的水平段,日产油41.1t,产量是邻井的8倍,经济效益显著。     

导向钻具组合动力学方程的建立及分解

参考导弹飞行力学分析方法,在导向钻具组合受力分析及建立运动学方程的基础上,探讨下部钻具组合的动力学方程的建立方法,为导向钻具组合的传递函数的求解和井下闭环钻井系统的实现奠定了基础。