單彎鉆具組合復(fù)合鉆

1、 定向一隊：陳佳寶定向一隊：陳佳寶指導(dǎo)教師：秦利民指導(dǎo)教師：秦利民崔永輝崔永輝 DANWANDAOGXIANGZUANJUXUANZHUANZUANJINFANGSHILIXUEFENXIYANJIUYUSHIJIYINGYONG 本文對目前油田常用的滑動導(dǎo)向鉆具組合的導(dǎo)向力進行了實踐計算分析。結(jié)果表明，不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的導(dǎo)向鉆具組合在旋轉(zhuǎn)鉆進時體現(xiàn)出不同的特征效果穩(wěn)斜、微增或者降斜。從原理上講，旋轉(zhuǎn)鉆井過程中作用在鉆頭上的側(cè)向力隨導(dǎo)向鉆具組合的旋轉(zhuǎn)而具有不確定的方向。正是這種特點，其總體導(dǎo)向效果不能用單一特定工具面裝置角時鉆頭上的側(cè)向力來描述，而應(yīng)該用鉆柱旋轉(zhuǎn)一周時鉆頭上的合導(dǎo)向力矢量來表述。在

2、現(xiàn)場使用導(dǎo)向鉆具組合前，應(yīng)對其進行仿真分析，可以用裝置角為90或270時的造斜力近似作為該導(dǎo)向鉆具組合在旋轉(zhuǎn)鉆井時的導(dǎo)向特征。 前前 言言 在基本的假設(shè)條件下，通過整個鉆柱的笛卡爾坐標(biāo)系，描述鉆柱彈性變形線局部形態(tài)的自然坐標(biāo)系和描述BHA的井底笛卡爾坐標(biāo)系，建立了整個鉆柱的幾何方程，運動平衡方程和本構(gòu)方程，近而建立了鉆柱各個部分的微分方程；再對單彎鉆具組合的受力進行加權(quán)余量求解，最終整理出來作用在鉆頭上的增斜力公式111211326ttttaBMcIEazxl 單彎鉆具組合旋轉(zhuǎn)鉆進可以視為一個導(dǎo)向工具面不斷有規(guī)律改變的過程，其總體導(dǎo)向效果應(yīng)該用鉆柱旋轉(zhuǎn)一周、工具面裝置角從0轉(zhuǎn)到360的變化過程

3、中鉆頭上的合導(dǎo)向力矢量來表述。增斜力合力為： 3600)(1zxlnfzxl第二節(jié)第二節(jié) 單彎鉆具旋轉(zhuǎn)鉆進導(dǎo)向力求解方法單彎鉆具旋轉(zhuǎn)鉆進導(dǎo)向力求解方法第三節(jié)第三節(jié) 實例分析、結(jié)論和建議實例分析、結(jié)論和建議 BHA的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：L1=1.2m，L2=6.554m，L3=15m，1=3mm，2=2mm，3=2mm，=1.02g/m3，=30， =300，W=80kN，Db=215.9mm，Dw=215.9mm，Do1=172mm，Do2=172mm，Do3=165mm，Do4=165mm，=45，K=0.5/30m，N=60r/mim。 L2為單彎螺桿的總長度，彎角為0.75，彎點至近鉆頭穩(wěn)定器

4、的距離為1.26m，鉆柱內(nèi)徑假設(shè)相同，取Di=57.15mm。實例一、滑動導(dǎo)向鉆具組合導(dǎo)向特性分析滑動導(dǎo)向鉆具組合導(dǎo)向特性分析 不同裝置角時的鉆頭側(cè)向力計算結(jié)果如圖，從圖中可以看出，造斜力和方位力隨裝置角的變化具有較好的規(guī)律性。 滑動導(dǎo)向鉆具組合導(dǎo)向特性分析滑動導(dǎo)向鉆具組合導(dǎo)向特性分析圖1中的曲線可以用下列函數(shù)表示：F=- 66.443sin(/2)+31.328 F =30.713sin()-1.8822 (2) 圖2中給出了該滑動導(dǎo)向鉆具組合造斜力與方位力的對應(yīng)關(guān)系。滑動導(dǎo)向鉆具組合導(dǎo)向特性分析滑動導(dǎo)向鉆具組合導(dǎo)向特性分析對稱點0 增井斜 可見這套滑動導(dǎo)向鉆具組合具有一定的增斜趨勢。因此，

5、在選擇鉆具結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該對所用導(dǎo)向鉆具組合的旋轉(zhuǎn)鉆進導(dǎo)向能力進行計算分析，確保能滿足井眼軌跡控制的要求。 為了進一步說明這一概念， 改變BHA結(jié)構(gòu)參數(shù)和井眼條件如下：L1=1.2m，L2=12m，L3=10m，1=1mm，2=1mm，3=1mm，=0，K=0，彎點至近鉆頭穩(wěn)定器的距離為1.6m，其他參數(shù)不變。計算結(jié)果可以用圖3所示曲線來表示。滑動導(dǎo)向鉆具組合導(dǎo)向特性分析滑動導(dǎo)向鉆具組合導(dǎo)向特性分析鉆進參數(shù)：鉆壓60kN，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速60r/min，鉆井液密度l.25g/cm3；B H A ：215.9mmHA517BIT0.25m+165mm1.7單彎7.88m+ 158mm 4314A100.51

6、m + 158mmNMDC 8.54m 158mmMWD1.15m+158mmNMDC8.54m+127mm HWDP398.13m+127mmDP。計算中輸入：第一跨鉆柱長度1.1m，E=2.0581011Nm2，I=2.25810-5m4，平均線重量1320.06N/m；第二跨鉆柱長度30米，彎角0.75-l.75，結(jié)構(gòu)彎角到近鉆頭穩(wěn)定器的距離為0.68米。 實例二實例二 單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析 (l) 不同彎度的單彎單穩(wěn)鉆具的增斜力隨工具面裝置角的變化如圖2-l所示。從圖中可以看出：a單有旋轉(zhuǎn)鉆進一周，工具面裝里角從0變化到360，鉆頭增斜力呈“V”字型變化

7、；b鉆頭增斜力變化的幅值隨單彎結(jié)構(gòu)角度的增大而增大；c在重力高邊和重力底邊附近，鉆頭增料力隨工具面裝置角變化的幅度快。 單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析 (2) 單彎單穩(wěn)鉆具旋轉(zhuǎn)鉆進時，單彎的結(jié)構(gòu)彎角越大，旋轉(zhuǎn)鉆進時的增斜力越小，在相同的地層條件下，1單彎旋轉(zhuǎn)鉆進如果能夠穩(wěn)斜，則1.75單彎會有徽降斜的趨勢，如圖2-2。單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析 (3)單彎單穩(wěn)鉆具旋轉(zhuǎn)鉆進時增斜力隨所在井段井斜角的增大而增大，即同一套單彎鉆具在小井斜的情況下是穩(wěn)斜或徽增斜，而在大斜度井段和水平段是增斜的，這和水平井鉆井實踐是一致。如圖2-4。單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性

8、分析單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析 (4)單彎單穩(wěn)鉆具在水平段旋轉(zhuǎn)鉆進時穩(wěn)定器直徑對導(dǎo)向力的形響很大，近鉆頭穩(wěn)定器的直徑越小，增斜力越小，在鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進一周之內(nèi)，增斜力的變化幅度也越小。1單彎在水平段旋轉(zhuǎn)鉆進時的導(dǎo)向力隨穩(wěn)定器偏心距的增大而降低，這說明減小近鉆頭穩(wěn)定器的直徑有助于穩(wěn)斜鉆進水平段，如圖2-5、圖2-6。 單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析 (5) 單彎鉆具所在井段的狗腿度越大，旋轉(zhuǎn)鉆進時的降斜力越大，如圖2-7。單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析 (6)單彎鉆具在旋轉(zhuǎn)鉆進過程中鉆壓對鉆頭增斜力的影響比較小，鉆壓大增斜力略大，在旋轉(zhuǎn)鉆進鉆水平段時用控

9、制鉆壓來減小增斜率效果不明顯，要用在減小近鉆頭穩(wěn)定器的直徑或在單有上面串接一個穩(wěn)定器的方法。1.5單彎在45井斜的穩(wěn)斜井段旋轉(zhuǎn)鉆進時鉆壓對增斜力的影晌如圖2-9所示。單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析單彎單穩(wěn)鉆具增斜力特性分析 (8)單彎單穩(wěn)鉆具滑動鉆進和旋轉(zhuǎn)鉆進時，所在井段的井斜角越大，增斜力越大。(9)通過現(xiàn)場試驗證明，本文提出的單彎鉆具組合計算模型與現(xiàn)場實際較為吻合，取得的經(jīng)濟效益明顯。(10)在現(xiàn)場使用時，可以用在裝置角為90或270時的造斜力近似代替旋轉(zhuǎn)鉆進時的特性。(11)不同導(dǎo)向鉆具組合可能具有不同特性，因此使用導(dǎo)向鉆具組合前，應(yīng)進行仿真分析。(12)在使用導(dǎo)向鉆具組合進行井眼軌跡控制時，應(yīng)注意螺桿鉆具的質(zhì)量，并采用合理的施工參數(shù)，以免發(fā)生鉆具斷脫事故。(13)建議對單彎鉆具組合