[發明專利]預彎曲動力學防斜打快鉆井方法

有效

• 申請號: 200810034089.8
• 申請日: 2008-02-29
• 公開（公告）號: CN101260783A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 狄勤豐;朱衛平
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

1.一種預彎曲動力學防斜打快鉆井方法，其特征在于采用帶預彎曲結構的鉆具組合，以地面驅動的方式，從鉆頭的防斜力和變化規律分析出發，確定鉆具組合、工藝操作規程、安全性分析和檢測，實現防斜打快鉆井；具體步驟如下：

a.根據待鉆地層的井斜特征情況和實際經驗初步確定一套鉆具組合，并確定其靜態防斜力大小；

b.在固定其它參數情況下，改變任一結構參數，確定對應的靜態防斜力大小，并找出最大靜態防斜力對應的結構參數；結構參數是指穩定器外徑、穩定器位置、彎角大小和位置；

c.根據具有最大靜態防斜力的結構參數和井場現有工具儲備，確定鉆具組合；

d.針對確定的鉆具組合，計算在不同鉆壓和轉速時的動態防斜力，并找出具有最大動態防斜力時的施工參數，即鉆壓和轉速；

e.根據動態防斜力值和實際鉆井條件，確定合理施工參數，即鉆壓、轉速；

f.確定防斜打快作業操作規程。

2.根據權利要求1所述的預彎曲動力學防斜打快鉆井方法，其特征在于所述的帶預彎曲結構鉆具組合是：一個鉆頭(1)連接一個下穩定器(2)，下穩定器(2)連接一個預彎短節(3)，預彎短節(3)通過一根短鉆鋌(4)與一個上穩定器(5)連接，上穩定器(5)通過鉆鋌(6)與上部鉆柱連接。

3.根據權利要求1所述的預彎曲動力學防斜打快鉆井方法，其特征在于所述的步驟1中的確定其靜態防斜力大小，由下列公式(1)～(5)計算。

下部鉆具組合三維小擾度靜力分析微分方程組為：

E_iI_iU″″_i＝-M_tiV″′_i+(q_ilcosα_i-B_i)U″_i+q_iU′_icosα_i+q_isinα_i??(1)

E_iI_iV″″_i＝M_tiU″′_i+(q_ilcosα_i-B_i)V″_i+q_iV′_icosα_i????????????(2)

鉆頭旋轉過程中某一瞬時的側向力計算模型為：

S_x1＝E₁I₁U″′₁(0)+M_tiV″₁(0)+B₁U′₁(0)??????????????????????????(3)

S_y1＝-E₁I₁V″′₁(0)+M_tiU″₁(0)-B₁V′₁(0)?????????????????????????(4)

鉆頭旋轉一周的合導向力為：

Fs=1nEsα2+Fsφ2---(5)]]>

公式(1)～(5)中的參數含義為：

式中：( )′=d()dl,]]>( )′′=d2()dl2,]]>( )′′′=d3()dl3,]]>( )′′′′=d4()dl4]]>

Bi=B1-Σj=1i-1(qjLjcosαj-Njfa)]]>

Mti=Mt1-ftDw2Σj=1i-1Nj]]>

fa=2v4v2+(wDw)2f]]>

ft=wDW4v2+(wDw)2f]]>

l-------沿鉆柱軸線的曲線坐標，以i段鉆柱的底端為起點；

E_i------i段鉆柱的彈性模量；

I_i------i段鉆柱的截面慣矩；

M_ti-----i段鉆柱所受扭矩，i＝1時為鉆頭扭矩；

q_i------i段鉆柱在鉆井液中的線重度；

α_i------i段鉆柱所在井段的井斜角；

U_i------i段鉆柱在x方向的位移或坐標；

V_i------i段鉆柱在y方向的位移或坐標；

B_i------i段鉆柱下部z方向的壓力，壓為正，i＝1時為鉆壓；

L_j------j段鉆柱的長度；

N_j------j個穩定器與井壁的接觸壓力；

f-------穩定器與井壁的摩擦系數；

v-------鉆速；

w-------鉆柱自轉角速度；

D_w------井徑。