单弯螺杆复合钻进力学行为数值模拟研究.pdfVIP

石 油 地 质 与 工 程 2013年 7月 PETROLEUM GE0IOGYANDENGINEERING 第 27卷 第 4期 文章编号 ：1673—8217(2013)04—0100～03 单弯螺杆复合钻进力学行为数值模拟研究 张 宇 ，吴义发。，况雨春。，朱志镨。 (1．中国石化河南油 田分公司石油工程技术研究院，河南南阳473132；2．中国石化 河南石油勘探局钻井工程公司；3．西南石油大学机电工程学院) 摘要：通过建立底部钻具组合数值模型，改变扶正器的外径、长度和位置等结构参数，对井底钻头处的导向力方向 和大小的影响进行分析 。分析结果表 明，单弯螺杆马达参数对于不 同的钻井工艺要求均存在着最佳值 。现场应用 表 明，采用改进结构参数设计 的钻具会有更好 的复合增斜效果 。 关键词 ：单弯螺杆复合钻进 ；底部钻具组合；数值模型；结构参数设计 中图分类号 ：TE242．9 文献标识码 ：A 随着钻井技术 的发展 ，井眼轨迹控制一直是个 运算的总度数为720。，仿真总步长为 120步 ，通过数 十分复杂的技术 问题 ，也是定 向井钻进 中的关键技 值计算得到每一步钻头所受到增 、降斜力 的大小。 术 ]。复合钻井既能大幅地提 高机械钻速 ，也可 为了便于量化分析，将在增斜和降斜方 向对 60步的 连续控制井眼轨迹 、减少起下钻次数并缩短钻井周 分布力求平均值 ，得到钻头处受到的导向力的大小。 期和降低作业成本 。螺杆马达是最常用的井下动力 本文中主要考虑导向力大小与方 向，方位力不做过 钻具 ，复合钻进时与转盘 同时旋转 带动钻头_T作。 多论述 。钻头处的受力用 向量表示其大小和方 向， 单弯螺杆马达复合钻井特点是滑动定 向后 ，仍使用 如图 1左图所示，向量 F 可以分解为导向力 F，和 造斜段的钻具组合复合钻进 ，省去起下钻作业 ，缩短 方位力 F ，且与导向力的夹角为a(方位角)。设定 了非钻进时间。根据 BHA(底部钻具组合)实际导 F 为增斜方 向力，F 为方位方 向力 ，在其钻头处受 向性能 ，灵活调整滑动和复合钻进井段长短 ，以控制 到的导向合力为F ，F。一 、／／F +F ，方位偏置 合适 的造斜率，达到最佳钻进效果的 目的。单弯螺 角为 a，，a一arctan(—Jyi)，钻头处受到 的导 向合力为 杆复合钻井技术 ，适合特殊油藏的开发和老油 田的 』’xi ” 挖潜增效 ，尤其是新 区块页岩气和海上油气 田的勘 _ F F 一 一1、 F i ，如图 1右图所示 ，即： 探与开发 J。 1 _f l BHA三维有限元计算方法和数值 当 一1～60时，FH增一 FH F 1 模型的建立 1 一 当，z一61～120时，FH降=== ：FI{