水平井完井管柱摩阻计算模型与仿真器.pdfVIP

第8卷 第3期 新疆石油天然气 Vol_8No．3 2012年9月 XinjiangOilGas Sept．2012 文章编号：1673_2677(2012)03__o016—05 水平井完井管柱摩阻计算模型与仿真器 张建忠，郝夏蓉，胡慧莉，王玲玲 (中国石油冀东油田公司，河北 唐山 063000) 摘 要：根据现场完井工艺和完井管柱受力情况，本文导出了一种简易实用的完井管柱上提、下 放的载荷计算模型。进一步提出开发仿真器的基本思路和数值计算处理办法。实例计算表明， 理论计算结果与现场实测结果基本相符，从而验证 了计算模型的准确性。此项研究用于现场预 测水平井完井管柱摩阻具有重要的实用价值。 关键词：摩阻分析；模型；仿真 中图分类号：TE21 文献标识码：A 水平井在进行井下作业及生产过程中，井筒 内 阻力、弯矩和完井后井 内温度、压力变化产生的附 需要下入各种井下工具、防砂管柱、油管柱或连续 加轴向力以及封隔器引起的压缩力等的综合轴向 油管等。在作业过程中，经常存在不能确定完井管 力 J。本文将建立水平井油管柱的有效轴 向力的 柱是否能顺利放置下去；有时要预估上提拉力的大 数学模型。 小，以确定井架大钩能否承受等问题。针对这些问 图1所示为水平井井眼轨迹垂直剖面图。 题，R．F．Mitchell等人，从滑动摩擦原理出发，对此 为造斜点深， 为垂深，人靶点 (D)处水平位移为 做 了相关研究，但还不够深入…。StefanMiska也 。 ，靶体 DE段长度为 ，整个井眼斜深为 。 提出了一种完井管柱轴向力计算数学模型，而该模 = Lq (1) 型太复杂 J。本文从完井工艺出发，结合现场实 Th=Ws (2) 际，试图导出简易且满足工程要求的完井管柱上 式中： 为整个油管在空气 中的自重，N； 提、下放摩阻计算模型，并开发其摩阻分析仿真器。 为井 口拉力，N；q为油管单重，N／m。 如果按最大拉力计算，可用式 (1—2)计算井 口 1 水平井管柱有效拉力数学力学 拉力，除以抗拉安全系数后，再选择满足抗拉强度 模型 要求的油管，这样设计过于保守。实际水平井 中， 油管在水平段产生的垂向拉力为零，造斜段产生的 1．1 水平井管柱有效拉力数学力学模型 垂 向拉力也小于造斜段油管实际的总重量。下面 轴向力是指油管沿轴向的拉力或压缩力。一 将详细推导，如图1中，在造斜段BDE曲线上任意 般情况下，在井 口的油管柱由于油管 自重受拉力作 取一微小段△ ，其重量为 ，则沿轨迹线的轴向 用；在水平段的油管底部，由于油管与井壁接触受 拉力为 ，与井壁法向正压力为 ／、，，井斜角为 。 套管的支持力 、摩擦力 以及井 内液体浮力等的作 图2是其力学模型，则其关系有： 用，油管承受压缩力；或者在有封隔器作用时，封隔 Ti：WiCOSOt (3) 器