[發明專利]一種鉆桿用扶正器的布置方法及裝置

有效

• 申請號: 201410088066.0
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103883267A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 馬振;齊海鷹;曹傳文;彭松良;曲紹剛;張成博;劉洪芹;宋陽;馮偉
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10;E21B47/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林

1.一種鉆桿用扶正器的布置方法，其特征在于，所述方法具體包括：

S1：以三維井眼軌跡數據點為節點，將所述任意兩個相鄰節點之間的鉆桿桿段設定為一個鉆桿單元；

S2：獲取所述鉆桿單元對應的基本參數，包括：所述鉆桿單元的曲率、長度、有效重力、橫截面的慣性矩、彈性模量；所述S1設定的兩個相鄰節點中，第一節點的第一井斜角、第一真方位角、第二節點的第二井斜角、第二真方位角；所述井眼的摩阻系數、鉆桿的鉆進速度、鉆井液粘度、井深以及套管內徑和鉆桿直徑之比；

S3：根據S2中所述基本參數，利用有限差分法確定所述鉆桿單元受到的側向力；

S4：根據S3中所述鉆桿單元的側向力，確定其受到的正壓力；

S5：根據S4中所述鉆桿單元受到的正壓力，定位所述鉆桿單元上的扶正器。

2.如權利要求1所述的一種鉆桿用扶正器的布置方法，其特征在于，在S1中將所述任意兩個相鄰節點之間的鉆桿桿段設定為一個鉆桿單元具體包括：

S11：當所述任意兩個相鄰節點之間包含所述桿段分界的上和/或下端時，在所述桿段的上和/或下端位置增加節點；

S12：重復S11過程直至任意兩個相鄰節點之間不包含桿段分界的上和/或下端；

S13：選取所述任意兩個相鄰節點之間的鉆桿桿段作為一個鉆桿單元。

3.如權利要求1所述的一種鉆桿用扶正器的布置方法，其特征在于：S3中所述利用有限差分法確定鉆桿單元側向力的具體步驟為：

S31：根據所述鉆桿單元的曲率、長度、有效重力、橫截面的慣性矩、彈性模量以及第一井斜角、第二井斜角、井眼的摩阻系數、鉆桿的鉆進速度、鉆井液粘度、井深以及套管內徑和鉆桿直徑之比確定所述鉆桿單元的第二節點的軸向力、單位長度的側向力與第一節點的軸向力的關系，具體通過第一關系式確定：

T1=T2+Lscosθ2[qcosα‾±μ(FE+Fn)]+LsFadd]]>

其中，T₁為所述鉆桿單元第一節點的軸向力，T₂為所述鉆桿單元第二節點的軸向力，L_s為所述鉆桿單元的長度，θ為所述鉆桿單元的全角變化，q為所述鉆桿單元的有效重力，α₁為所述鉆桿單元對應的第一節點的第一井斜角，α₂為所述鉆桿單元對應的第二節點的第二井斜角，μ為井眼的摩阻系數，F_E為所述鉆桿單元變形引起的側向力，F_n為所述鉆桿單元單位長度的側向力，F_add為鉆桿加速運動和液體阻力在所述鉆桿單元上產生的軸向力；

S32：根據所述鉆桿單元的曲率、長度、有效重力、第一井斜角、第二井斜角、第一真方位角以及第二真方位角確定所述鉆桿單元的第二節點的軸向力、第一節點的軸向力與全角平面上的總側向力的關系，具體通過第二關系式確定：

Fndp=-(T1+T2)sinθ2+Lsq→·n→]]>

其中，F_ndp為全角平面上的總側向力，T₁為所述鉆桿單元第一節點的軸向力，T₂為所述鉆桿單元第二節點的軸向力，L_s為所述鉆桿單元的長度，θ為所述鉆桿單元的全角變化，為所述鉆桿單元的有效重力向量，為單位主法向量；

S33：利用第三關系式，根據所述鉆桿單元的長度、有效重力、第一井斜角、第二井斜角、第一真方位角以及第二真方位角，確定所述鉆桿單元的副法線方向上的總側向力，所述第三關系式為：

Fnp=Lsq→·m→]]>

其中，F_np為副法線方向上的總側向力，L_s為所述鉆桿單元的長度，為所述鉆桿單元的有效重力向量，為單位副法向量；

S34：利用第四關系式，根據所述全角平面的總側向力、副法線方向上的總側向力確定三維井眼中的所述鉆桿單元單位長度的側向力，所述第四關系式為：

Fn=Fndp2+Fnp2Ls]]>

其中，F_n為鉆桿單元單位長度的側向力，F_ndp為全角平面上的總側向力，F_np為副法線方向上的總側向力，L_s為所述鉆桿單元的長度；

S35：根據所述第一關系式、第二關系式、第三關系式、第四關系式確定所述鉆桿單元的第二節點的軸向力、第一節點的軸向力、所述鉆桿單元單位長度的側向力。