导向力计算分析系统SABHA.ppt

BHA导向力计算分析   1 BHA三维静力学模型  1） 常规BHA导向力变化规律 2） 复合钻井BHA导向力变化规律 3） 常用复合钻井防斜打快BHA导向力特征 4） 软件功能介绍 主界面 控制界面 参数输入界面—结构参数 参数输入—井身结构参数与施工参数 钻头侧向力计算结果 参数影响规律—钻压 参数影响规律—钻压---造斜力 参数影响规律—弯曲平面倾角 参数影响规律—近钻头稳定器位置 参数影响规律—稳定器之间距离 参数影响规律—近钻头稳定器外径 参数影响规律—上稳定器外径 参数影响规律—井斜角 参数优化 复合钻井导向力计算 参数影响—复合钻井导向力 参数优化—复合钻井导向力 4） 常规BHA导向能力预测 导向钻具组合滑动导向能力预测 复合钻井平衡侧向力计算 参数影响规律—钻压---方位力 参数影响规律—井眼曲率 近钻头稳定器间隙影响 近钻头稳定器间隙影响 第二稳定器间隙影响 第二稳定器间隙影响 弯曲平面倾角影响 弯曲平面倾角影响 弯曲平面倾角影响 弯曲平面倾角影响 井斜角影响 井斜角影响 井眼曲率影响 井眼曲率影响 合导向力计算结果： 井斜角影响 井眼曲率影响 弯曲平面倾角影响 L1影响 导向力随 L2 的变化规律 近钻头稳定器偏心距的影响 远钻头稳定器偏心距的影响 导向力随 W 的变化规律 444.5mm双稳定器复合钻井防斜打快组合 444.5mm三稳定器复合钻井防斜打快组合 311.2mm双稳定器复合钻井防斜打快组合 311.2mm三稳定器复合钻井防斜打快组合 251mm双稳定器复合钻井防斜打快组合 251mm三稳定器复合钻井防斜打快组合 215.9mm双稳定器复合钻井防斜打快组合 215.9mm三稳定器复合钻井防斜打快组合 上海大学 石油工程技术研究中心 1、BHA三维力学分析模型研究 方法：三维小挠度模型的加权余量解法优点：计算速度快，计算精度高，是计算力学中针对一些特殊问题提出的一种新型解法，目前发展很快。假设：针对本项目的特点，我们共作了13条假设。 对于位移法旋转导向系统，共有14条假设。模型：三维小挠度模型； 弯曲平面倾角模型； 复合钻井导向力计算模型； 平衡侧向力法导向能力预测模型。 1）、坐标系： 1、三维力学模型： 带双稳定器的BHA 控制方程 边界条件： 2） 稳定器处 3）弯角处 4）切点位置 利用动力学仿真结果来确定。 20°井斜角时 45°井斜角时 0°井斜角时 方程简化： ， 试函数选择： 钻头侧向力加权余量解 钻头侧向力 钻头侧向力计算模型 弯曲平面示意图： 2 弯曲平面倾角模型： 弯曲平面倾角：井眼高边方向顺时针转到井眼弯曲方向的夹角， 变化范围为0～360°，计算模型： 方向判定矢量： 法线矢量与井眼高边方向矢量间的夹角 ： 方向判定系数 ： 2 弯曲平面倾角模型： 3 复合钻井BHA三维准动力学模型 其中： 4 导向能力平衡侧向力法计算模型 平衡侧向力: -------稳斜钻具组合的理论侧向力 4 导向能力平衡侧向力法计算模型 钻头上的有效增井斜力： 4 导向能力平衡侧向力法计算模型 建立有效增井斜力与井眼曲率的对应关系： 钻头上的有效增井斜力为0时对应的井眼曲率即为BHA的导向能力： 举例： 令： 可得： 当： 时， 。 当： 时， 。 当： 时， 。 5 复合钻井防斜打快钻具组合三维动力学模型 钻铤形心涡动轨迹图 1.5度倾斜井眼 复合钻井防斜打快钻具组合三维动力学特性 动态侧向力相图 6 防斜打快机理研究－－准动力学机理 在井斜角为1°时： 表1、复合钻井防斜打快钻具组合侧向力