[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

技術領域

本發明涉及鉆完井領域中一種鉆桿的防偏磨設計，特別涉及一種鉆桿用扶正器的布置方法及裝置。

背景技術

在石油鉆完井領域中，一般前期需要使用鉆柱進行鉆井。如圖1所示，所述鉆柱1設置于套管2中。所述鉆柱1主要包括鉆頭11和鉆桿12。所述鉆桿12是由多根桿段連接而成的，在所述連接的位置通過設置接箍13連接成一整個鉆桿12。通常在所述接箍13處套設有扶正器14。

當所述鉆桿12在回轉鉆進時，特別是在鉆定向井時，其井眼的軌跡是三維彎曲的，所述鉆桿12受到的力也是空間三維方向的。所述空間三維力總體可分解為軸向力、側向力及正壓力。若不安裝扶正器14，所述鉆桿12在套管2中回轉鉆進時，在所述空間三維力的作用下，容易產生形變，從而不可避免地與套管2內壁間的接觸和摩擦，尤其是接箍13部位與套管2接觸承受著劇烈的磨料磨損。在所述摩擦作用下，久而久之，鉆桿12會造成桿斷、桿脫、管漏等事故，增大作業成本。因此，需要在鉆桿12上安裝扶正器14，發揮其扶正、分隔和減摩的作用。并且所述扶正器14的理想位置，應該位于鉆桿12受力較大的位置。

現有技術中，一般是通過對鉆桿12的受力進行分析，從而確定扶正器14的位置。所述對鉆桿12的受力進行分析的數值方法主要有差分法。然而由于所述差分法考慮的因素比較簡單，使得計算結果和實際偏差較大。因此目前還沒有一種合理的布置鉆桿用扶正器的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種鉆桿用扶正器的布置方法及裝置，用于合理布置所述鉆桿上鉆桿用扶正器，以實現鉆桿的防偏磨。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下所述：

一種鉆桿用扶正器的布置方法，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。

在優選的實施方式中，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。

在優選的實施方式中，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：