[發明專利]一種張力腿平臺叢式井批量鉆井方法

有效

• 申請號: 202010030723.1
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111236841B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 許亮斌;盛磊祥;周建良;暢元江;李朝瑋;陳國明;路鵬;李家儀;馬海艇
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司
• 主分類號: E21B7/12
• 分類號: E21B7/12;E21B43/30;E21B47/06;E21B47/00;G09B25/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

1.一種張力腿平臺叢式井批量鉆井方法，其特征在于包括下步驟：

1)對需要進行批量鉆井的張力腿平臺叢式井的配置情況進行分析，并根據確定的配置情況建立鉆桿-鉆井立管有限元分析模型；

2)進行批量鉆井模擬，得到鉆桿-鉆井立管有限元分析模型在不同鉆井偏移距離狀態下的模擬結果；

所述步驟2)中，進行批量鉆井模擬，得到鉆桿-鉆井立管有限元分析模型在不同鉆井偏移距離狀態下的模擬結果的方法，包括以下步驟：

2.1)隨機選取初始井口；

2.2)以初始井口的位置為基礎，按照預設的鉆井偏移增量步長將鉆井立管和鉆桿進行偏移，進行偏移時，固定頂部鉆井立管和鉆桿，使鉆井立管與鉆桿下部進行偏移；

2.3)對偏移后的鉆桿-鉆井立管有限元模型進行有限元分析，得到當前鉆井偏移距離狀態下鉆井立管和鉆桿的彎矩、應力、偏移數據；

2.4)重復步驟2.2)～2.3)，在當前鉆井偏移量基礎上依次增加一個鉆井偏移增量步長，直到鉆井立管和鉆桿發生接觸，且接觸的摩擦力大于鉆桿的軸向力，或者鉆井立管和鉆桿的應力超出了自身的許用應力時停止偏移，得到鉆桿-鉆井立管有限元模型在不同鉆井偏移距離狀態下鉆井立管和鉆桿的彎矩、應力、偏移數據；

3)基于預先建立的批量鉆井限制準則對步驟2)得到的模擬結果進行有限元分析，確定對該張力腿平臺叢式井進行批量鉆井時的最大鉆井范圍。

2.如權利要求1所述的一種張力腿平臺叢式井批量鉆井方法，其特征在于：所述步驟1)中，對需要進行批量鉆井的張力腿平臺叢式井的配置情況進行分析時，包括以下內容：

確定張力腿平臺叢式井的槽口與水下井口布局情況；

確定張力腿平臺叢式井的鉆井立管與鉆桿配置情況。

3.如權利要求2所述的一種張力腿平臺叢式井批量鉆井方法，其特征在于：所述張力腿平臺叢式井的鉆井立管與鉆桿配置為：

所述鉆井立管從上到下的配置劃分為：伸縮節、防噴器、張力節、張力短節、張力環、鉆井立管單根、錐形應力節和回接連接器；

所述鉆桿的配置為鉆桿主體由結構相同的多段鉆桿連接而成，兩兩所述鉆桿通過接箍連接，且兩兩所述鉆桿之間的所述接箍粗于所述鉆桿。

4.如權利要求1所述的一種張力腿平臺叢式井批量鉆井方法，其特征在于：所述步驟1)中，根據確定的配置情況，建立鉆桿-鉆井立管有限元分析模型的方法，包括以下內容：

采用管單元對鉆井立管和鉆桿結構進行模擬；

上邊界約束為平臺運動，下邊界約束為管土耦合作用，采用非線性彈簧對下邊界約束進行模擬；

采用管對管接觸單元對鉆井立管與鉆桿之間的關系進行模擬；

采用接觸滑移線對鉆井立管與鉆桿的不同間隙進行模擬，得到鉆桿-鉆井立管有限元分析模型。

5.如權利要求1所述的一種張力腿平臺叢式井批量鉆井方法，其特征在于：所述步驟3)中，所述批量鉆井限制準則為：

所有工況下，鉆井立管和鉆桿受到的最大等效應力分別小于其許用應力；

井口的最大彎矩不得超過其許用值；

鉆井立管與鉆桿發生干涉時，產生的摩擦力小于鉆桿向下的軸向力。

6.如權利要求5所述的一種張力腿平臺叢式井批量鉆井方法，其特征在于：所述步驟3)中，基于預先建立的批量鉆井限制準則對步驟2)得到的模擬結果進行有限元分析，確定對該張力腿平臺叢式井進行批量鉆井時的最大鉆井范圍的方法，包括以下步驟：

3.1)判斷鉆桿和鉆井立管的應力、彎矩是否超出許用范圍，若超出許用范圍，則上一次的鉆井偏移距離就是最大鉆井范圍，否則進入步驟3.2)；

3.2)判斷鉆井立管和鉆桿是否發生干涉，若發生干涉，則提取鉆桿與鉆井立管的接觸力，計算摩擦力；若不發生干涉，則返回步驟3.1)對下一個鉆井偏移距離進行分析；

3.3)將摩擦力與鉆桿向下的軸向力進行比較，若鉆桿摩擦力不大于軸向力，則再偏移一個井口間距進行有限元分析；若立管鉆桿應力超出許用范圍或鉆桿摩擦力大于軸向力，則上一次的鉆井偏移距離就是對張力腿平臺叢式井進行批量鉆井時的最大范圍。