螺杆钻具造斜能力分析及预测

螺杆钻具造斜能力分析及预测

作者：吴振江， 柳贡慧， 李军， WU Zhen-jiang， LIU Gong-hui， LI Jun

作者单位：吴振江,李军,WU Zhen-jiang,LI Jun(中国石油大学,石油工程教育部重点实验室,北京102249)， 柳贡慧,LIU Gong-hui(中国石油大学,石油工程教育部重点实验室,北京

102249;北京联合大学,校长办公室,北京,100010)

刊名：

石油矿场机械

英文刊名：OIL FIELD EQUIPMENT

年，卷(期)：2009，38(8)

引用次数：0次

1.Karisson H.Brassfield T.Krueger V Performance drilling optimization[SPE/ IADC 13474] 1985

2.Karisson H.Cobbley R.Jaques G E New developments in short-,medium-,and long-radius lateral

drilling[SPE/IADC 18706] 1989

3.Hassen B R.MacDonald A J Field comparison of mediumand long-radius horizontal wells drilled in the same reservoir[SPE/ IADC 19986] 1990

4.王树龙.樊奖平.葛党科.杨霞.邹旭冬螺杆钻具在侧钻井钻进过程中相关问题的探讨[期刊论文]-石油矿场机械2007(6)

5.王宝新弯壳动力钻具造斜率的几何分析与计算 1994(1)

6.帅健.于永南.洪学福短弯外壳导向钻具的造斜率计算 1996(1)

7.苏义脑.唐雪平.高兰双弯与三弯钻具对单弯钻具的等效问题[期刊论文]-石油学报 2002(2)

8.苏义脑导向钻具选型与总体设计的原则和方法 1999(3)

9.刘修善.何树山.邹野导向钻具几何造斜率的研究[期刊论文]-石油学报 2004(6)

10.刘修善导向钻具几何造斜率的实用计算方法[期刊论文]-天然气工业 2005(11)

11.刘修善.王成萍.程安林弯壳体导向钻具的设计方法[期刊论文]-石油钻采工艺 2005(4)

12.周全兴中曲率水平井钻井技术 2002

13.朱虎军.祝效华.司念亭.左凯.童华直井复合钻螺杆钻具失效分析[期刊论文]-石油矿场机械 2008(9)

1.期刊论文唐雪平.陈祖锡.汪光太.郭自力.TANG Xue-Ping.CHEN Zu-Xi.WANG Guang-Tai.GUO Zi-Li中短半径水平井弯壳螺杆钻具造斜率预测方法研究-钻采工艺2000,23(3)

准确的造斜率预测是侧钻中短半径水平井成功的关键.根据中短半径水平井的特点,提出了用极限曲率法和修正的三点定圆法来预测弯壳螺杆钻具的造斜能力,并对典型螺杆钻具的造斜率进行了预测和敏感性分析,以指导螺杆钻具的设计、选择和井眼轨迹控制.文中所述两种预测方法可较好地预测工具的造斜率,能满足中短半径水平井的需要,并得到了现场验证.

2.期刊论文孙健.李黔.王治平.袁小波.朱宗莉.SUN Jian.LI Qian.WANG Zhi-ping.YUAN Xiao-bo.ZHU Zong-li中短半径水平井造斜率与螺杆钻具应力研究-天然气工业2007,27(6)

应用非线性有限元法,建立了中短半径水平井螺杆钻具力学模型.分析了不同井眼曲率和不同弯角下φ120 mm大角度单弯螺杆钻具组合应力分布情况,最大等效应力随着曲率的增加先减小后增大,随着弯角的增大而增大;采用平衡曲率法,对大角度单弯螺杆造斜率进行了计算.确定了螺杆钻具组合极限应力与造斜率的关系,等效应力线与分界线交点的左侧随井眼曲率增加而减小、等效应力线与分界线交点的右侧随井眼曲率增加而增加.该项研究为中短半径水平井大角度单弯螺杆钻具的安全使用、轨迹控制设及螺杆钻具的改进提供了依据.

3.学位论文唐雪平侧钻中短半径水平井螺杆钻具的结构参数设计及造斜率预测1998

该文首先研究了在纵横弯曲载荷联合作用下的变截面梁柱力学模型,建立了二维井身条件下钻柱受力分析的整体坐标系统和局部坐标系,从中得出了两坐标系之间的关系和支坐连续条件和上切点边界条件,通过对具有初始结构弯角的梁柱进行等效处理,用纵横弯曲法梁柱理论建立了中短半径水平井造斜螺杆钻具组合的力学分析模型.然后在力学模型的基础上,对弯螺杆钻具的造斜能力进行了敏感性分析.

4.会议论文苏义脑.陈祖锡.唐雪平.王新民侧钻中短半烃水平井同体双弯螺杆钻具的研制和现场应用2000

套管内开窗侧钻水平井是开发老油田的一种有效手段，由于在原井网内开发剩余油，因此，水平井的靶前位移较小，这就要求采用中短半烃水平井。结合辽河油田7"套管内开窗侧钻水平井的实际需要30°～45°/30m的5LZ95×7.0TW同体双弯螺杆钻具，通过其在套管内的通过度分析，BHA分析和造斜率预测，确定其各项设计结构参数，采用了在螺杆钻具本体上加工出同向双弯结构，其特点为加工及维护保养方便，钻具在套管内易下入，造斜率预测

5.期刊论文孙健.李黔.SUN Jian.LI Qianφ177.8 mm套管内大角度单弯螺杆下入阻力分析-石油矿场机械

2006,35(6)

钻中短半径水平井,在采用弯角较大的单弯螺杆钻具以满足高造斜率的需要时,由于套管内径较小,螺杆钻具钻头处位移比较大,螺杆钻具能否顺利通过直井段是钻中短半径水平井面临的一个重要问题.研究大角度螺杆钻具通过直井段时的力学特性对于合理选取螺杆钻具组合具有重要意义.文章采用有限元方法,以φ177.8 mm(7英寸)套管内单弯螺杆钻具为例,分析了单弯螺杆通过直井段时的应力分布规律及不同弯角大小对单弯螺杆通过直井段的影响.

6.学位论文范涛春中短半径水平井螺杆钻具力学性能分析2007

随着油田的持续开发，老油区作业频繁使油水井井况日趋恶化，加上油藏的非均质性，严重影响油田采收率的提高。采用中短半径水平井技术，节约了钻井成本，增大油层裸露面积，从而提高采收率和经济效益。

弯外壳螺杆钻具是钻中短半径水平井不可缺少的工具。本文采用弹性稳定理论研究弯外壳螺杆钻具在弯曲井眼内的受力和变形特性，着重推导了同一跨内有两种不同刚度的梁柱在不同外载作用下端部转角的计算模型，用于解决下部钻具组合中所存在的变刚度力学问题。论文中计算了φ120mm和

φ165mm弯外壳螺杆钻具在不同结构参数(弯角的大小和位置、下稳定器的位置和直径、上稳定器位置和直径等)、井眼几何参数(钻头处井斜角、井眼曲率等)和钻井工艺参数(钻压)下的钻头侧向力，在此基础上，采用极限曲率法对弯外壳螺杆钻具的造斜率进行了预测。本文还研究了弯外壳螺杆钻具在

φ139.7mm和φ177.8mm套管内下入的可行性；在进行下部钻具组合受力分析和钻头．地层岩石相互作用机理的基础上，建立了井眼轨迹预测模型，并用实例进行了验证。

研究结果表明，弯外壳螺杆钻具的钻头侧向力和极限曲率与弯外壳螺杆钻具的结构弯角、稳定器的位置及稳定器的间隙(或垫块高度)、钻压、井底井斜角等参数密切相关。结构弯角越大、垫块高度越高，钻头侧向力越大，相应的极限曲率也大：钻压和井斜角对中短半径水平井并眼内使用的小尺寸螺杆钻具的力学性能的影响不太显著，只能起到微调的作用。弯外壳螺杆钻具组合在套管内的通过度是不一样的，φ88.9mm的双弯螺杆在φ139.7mm的套管内能顺利下入，而φ120mm单弯螺杆(弯角3.5°)在φ177.8mm套管内下入较为困难，需要借助外力才能下入。本论文的研究成果为预测弯外壳螺杆钻具的造斜率，选择螺杆钻具的结构参数和制定合理的钻井参数提供了重要的理论依据。

7.会议论文苏义脑.张润香可调弯外壳导向螺杆钻具研制和应用1996

ＢＷ５ＬＺ１６５可调弯外壳导向螺杆钻具，是“八五”水平井攻关中研制的新型工具。用以进行水平钻井和定向钻井，该工具的突出优点是，其弯外壳的弯角可依现场对造斜率的不同要求而在井口实施调节，达到一机多用，节省水平井工具投入成本，保证井眼轨道控制质量。与国外同类工具相比，该机具有一个设计巧妙的共面结构参数，从而通过简单操作而保证准确工具面，而且价格只有国外可调弯外壳钻具的１／８～１／６。该文介绍了该工具研制过程中的几项主要工作，包括理论研究、样机总体设计、样机制造、室内试验及同志试验。３口井的钻井实践表明，该工具性能优良，值得推广。

8.期刊论文向军文.XIANG Jun-wen定向钻进技术及其应用-探矿工程-岩土钻掘工程2007,34(9)

论述了定向钻进技术的应用范围,螺杆钻具的结构及其工作原理、配套器具的性能和选择、定向井的设计、工艺参数的确定,重点介绍了定向钻进工艺技术.

9.期刊论文刘巨保.张学鸿.孙超.邹野.景真.Liu Jubao.Zhang Xuehong.Sun Chao.ZOU Ye.JING Zhen侧钻水平井

螺杆钻具组合设计及应用-天然气工业2000,20(4)

考虑侧钻水平井曲率半径大、环空间隙小等特征，建立下部钻具力学分析和钻具造斜率计算方法，通过垫块厚度、安放位置以及井眼曲率对螺杆钻具造斜率的影响规律分析，设计了侧钻水平井造斜钻具组合。经大庆油田2口侧钻水平井应用表明，设计的螺杆钻具造斜率与实钻造斜率十分吻合，不仅满足了井眼轨道控制需要，还应用垫块取代了稳定器，为侧钻水平井设计造斜率高、井眼环空间隙大的动力钻具提供了一种新途径。

10.学位论文卫增杰中短半径水平井螺杆钻具力学性能分析2005

随着油田的持续开发和老油区作业频繁使油水井井况日趋恶化，加上油藏的非均质性，严重影响油田采收率的提高。采用中短半径水平井技术，不但可以节约钻井成本，而且还可以增大油层裸露面积，从而提高采收率和经济效益。特别在我国，随着东部诸多主力油田相继进入高含水期，每年都有相当一部分老井枯竭停产，采用中短半径侧钻水平井技术对于“稳定东部，发展西部”的石油能源战略具有重要意义。

本文采用弹性稳定理论研究弯外壳螺杆钻具在弯曲井眼内的受力和变形特性，着重推导了同一跨内有两种不同刚度的梁柱在不同外载作用下端部转角的计算模型，用于解决下部钻具组合中所存在的变刚度力学问题。论文中计算了Ф120mm和Ф165mm弯外壳螺杆钻具在不同结构参数(弯角的大小和位置、下稳定器的位置和直径、上稳定器位置和直径等)、井眼几何参数(钻头处井斜角、井眼曲率等)和钻井工艺参数(钻压)下的钻头侧向力，在此基础上

，采用极限曲率法对弯外壳螺杆钻具的造斜率进行了预测。本文还研究了弯外壳螺杆钻具在Ф139.7mm和Ф177.8mm套管内下入的可行性；在进行下部钻具组合受力分析和钻头-地层岩石相互作用机理的基础上，建立了井眼轨迹预测模型，并用实例进行了验证。

研究结果表明，弯外壳螺杆钻具的钻头侧向力和极限曲率与弯外壳螺杆钻具的结构弯角、稳定器的位置及稳定器的间隙(或垫块高度)、钻压、井底井斜角等参数密切相关。结构弯角越大、垫块高度越高，钻头侧向力越大，相应的极限曲率也大；钻压和井斜角对中短半径水平井井眼内使用的小尺寸螺杆钻具的力学性能的影响不太显著，只能起到微调的作用。弯外壳螺杆钻具组合在套管内的通过度是不一样的，Ф88.9mm的双弯螺杆在Ф139.7mm的套管内能顺利下入，而Ф120mm单弯螺杆(弯角3.5°)在Ф177.8mm套管内下入较为困难，需要借助外力才能下入。本论文的研究成果为预测弯外壳螺杆钻具的造斜率，选择螺杆钻具的结构参数和制定合理的钻井参数提供了重要的理论依据。

主题词：纵横弯曲法钻头侧向力极限曲率法通过度轨迹预测

本文链接：/Periodical_sykcjx200908016.aspx

下载时间：2010年5月17日