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钻具摩阻及扭矩.doc

上传人:fyyouxi23 2022/6/17 文件大小:45 KB

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文档介绍

文档介绍:-
. z.
1、管柱的摩阻和扭矩
钻大位移井时,由于井斜角和水平位移的增加而扭矩和摩阻增大是非常突出的问题,它可以限制位移的增加。
管柱的摩阻和扭矩是指钻进时钻柱的摩阻和扭矩,下套防止的。在斜井段,可通过底部钻具的足够重量给钻头施加足够的钻压来防止钻柱的弯曲。为减少钻柱的扭矩和摩阻,在大位移井中底部钻具组合可局部的或全部的使用加重钻杆施加钻压。
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. z.
假设用常规钻杆对钻头施加钻压,要考虑钻杆的弯曲问题。设计的原则是钻杆*点受到的压力载荷,不应超过钻杆的临界弯曲载荷。在大斜度井中,井斜角有利于钻杆的稳定性,所以钻杆在直井中的临界弯曲载荷适用于大斜度井。在直井中,钻杆的临界弯曲载荷用下式计算,
式中 FCRIT— 临界弯曲载荷,lb;
E —氏 模量,psi;
I — 惯性矩,in4;
W —钻杆在空气中的重量,lb/ft;
Kb—浮力系数,无因次;
θ— 井斜角,度;
R — 钻杆和井眼间的径向间隙,in。
上式提供了加重钻杆在直井中施加钻压的限制围。钻杆所受的压力与上式计算的临界弯曲载荷相比,可以确定钻杆是否发生弯曲,如果发生弯曲,则要降低钻压,或更换具有更大的临界弯曲载荷的钻杆。
如上所述,钻杆所能施加的钻压可由下式确定,
WOB≦FCRIT+WBS
式中 WOB — 设计钻压;
WBS — 钻杆的浮重。
3、大位移井轨道到设计
轨道设计的原则
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. z.
大位移井轨道设计,要求对所有参数进展优化,尽量降低井眼对管柱的扭矩和摩阻,提高管柱和测量工具的下入能力,并能尽量增大大位移井的延伸距离。
国外大位移井井身剖面的主要类型:
〔1〕增斜 — 稳斜剖面 这种剖面的造斜率低,井斜角及测深增幅缓慢,但可降低钻柱的扭矩、摩阻和套管的磨损。
〔2〕小曲率造斜剖面 这种剖面的特点是造斜点较深,井斜角大,能降低 扭矩和摩阻,而且随目标深度的增加,旋转扭矩的增幅较小。
〔3〕准悬链线剖面 准悬链线剖面有许多优点,它不但对管柱的扭矩和摩阻低〔钻柱与井壁之间的接触力近似为零〕,而且使套管的下入重量增加。目前这种剖面在大位移井中广为应用。
石油大学的志勇教授在准悬链线剖面的根底上提出了侧位悬链线剖面的设计方法,这种剖面比准悬链线剖面的扭矩和摩阻小。
侧位悬链线轨道设计方法:
轨道关键参数的计算 所谓轨道关键参数是指所有设计计算轨道的参数中需首先求出的参数。只要求出这些参数,轨道上的所有参数都可求得。
图2—3为大位移井轨道,轨道的关键参数为αb和LW。
关键参数的求法:
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. z.
αb 求LW
用下式计算特征参数A
求出轨道的关键参数和特征参数之后,就可进展轨道的节点和分点参数计算。
节点参数的计算
设计轨道是由垂直段、造斜段和稳斜段组成,相邻两个井段的分界点称为节点。上图轨道中,a、b为节点,a点的参数,b点的井深、垂深和水平位移为:
所谓分点的参数,就是在各井段,以上节点为始点,每隔30米为一个分点,每个分点需计算的参数有井深、垂深、井斜角、水平位移、东西坐标、南北坐标和造斜率7项。
4.大位移井的井壁稳定问题
大位移井的井壁不稳定性
影响大位移井井壁不稳定的因素主要有以下几种:
狭窄的泥浆密度围
一般地,当井眼倾角增加时,泥浆要提供足够大的压力来防止井壁坍塌。同时,出现裂缝的可能性也增加了。简言之,防止井壁坍塌的泥浆密度围较小。
〔2〕高的当量循环密度〔ECD〕
大位移井井眼长,泥浆循环时环空压降大,而泥浆密度工作围窄,泥浆的高的当量循环密度容易到达井壁的破裂压力,而使井壁破裂。
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