[發(fā)明專利]預彎曲動力學防斜打快鉆井方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810034089.8
• 申請日: 2008-02-29
• 公開（公告）號: CN101260783A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 狄勤豐;朱衛(wèi)平
• 申請（專利權(quán)）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(jié)構(gòu)的鉆具組合，以地面驅(qū)動的方式，從鉆頭的防斜力和變化規(guī)律分析出發(fā)，確定鉆具組合、工藝操作規(guī)程、安全性分析和檢測，實現(xiàn)防斜打快鉆井；具體步驟如下：

a.根據(jù)待鉆地層的井斜特征情況和實際經(jīng)驗初步確定一套鉆具組合，并確定其靜態(tài)防斜力大??；

b.在固定其它參數(shù)情況下，改變?nèi)我唤Y(jié)構(gòu)參數(shù)，確定對應的靜態(tài)防斜力大小，并找出最大靜態(tài)防斜力對應的結(jié)構(gòu)參數(shù)；結(jié)構(gòu)參數(shù)是指穩(wěn)定器外徑、穩(wěn)定器位置、彎角大小和位置；

c.根據(jù)具有最大靜態(tài)防斜力的結(jié)構(gòu)參數(shù)和井場現(xiàn)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(zhuǎn)速時的動態(tài)防斜力，并找出具有最大動態(tài)防斜力時的施工參數(shù)，即鉆壓和轉(zhuǎn)速；

e.根據(jù)動態(tài)防斜力值和實際鉆井條件，確定合理施工參數(shù)，即鉆壓、轉(zhuǎn)速；

f.確定防斜打快作業(yè)操作規(guī)程。

2.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)鉆具組合是：一個鉆頭(1)連接一個下穩(wěn)定器(2)，下穩(wěn)定器(2)連接一個預彎短節(jié)(3)，預彎短節(jié)(3)通過一根短鉆鋌(4)與一個上穩(wěn)定器(5)連接，上穩(wěn)定器(5)通過鉆鋌(6)與上部鉆柱連接。

3.根據(jù)權(quán)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(tài)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(zhuǎn)過程中某一瞬時的側(cè)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(zhuǎn)一周的合導向力為：

Fs=1nEsα2+Fsφ2---(5)]]>

公式(1)～(5)中的參數(shù)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(wěn)定器與井壁的接觸壓力；

f-------穩(wěn)定器與井壁的摩擦系數(shù)；

v-------鉆速；

w-------鉆柱自轉(zhuǎn)角速度；

D_w------井徑。