【7A文】石油工程钻井钻柱力学-第二章 钻柱设计与负荷计算1节-遇阻卡受力与卡点深度计算.ppt

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1、石油工程钻井钻柱力学第二章遇阻卡受力与卡点深度12ApEsLFa第一节、钻柱遇阻卡受力与伸长量计算一、钻柱遇阻卡受力分析与卡点深度计算1）、钻柱（杆）伸长量计算在钻井起、下钻，接单根时，整个钻柱是悬挂在转盘上的，将定量的原油打到环空卡点以上一定位置，采用强行提拉的办法容易造成超载、损坏备，所以应尽量避免。假设钻柱杆的截面面积为Ap（忽略自重）、下端受拉伸力Fa的作用：（如图所示）则：3例如：5。5in的钻杆，单位长度的重量qp=248.1N/m、在井深Dw=3048m处遇阻卡（除钻杆自重外），上提拉力Fa=444.8222KN。钻

2、杆的内、外径为：Di=124.smm，Do=139.7mmm。试问：钻杆的伸长量=？、答案为：2.06127m。2）、如果不知道卡点深度Dw，但知道钻杆在Fa=133.447KN的拉力下伸长量wei0.4527m。试问：卡点深度=？答案为：2253.53m。再由：3）、由钻柱自重引起的伸长量L——方法是：只需将上式中的Fa用二分之一的钻柱重量代替即可。Fa=qpLp/2。因此，上例中的伸长量为：1.752m。44）、若已知泥浆密度（梯度）d由的大小，试问：如何计算井口、井底处钻柱（杆）所受应力的大小？2、钻杆在流体中的伸长

3、量1）、由自重引起的伸长量假设钻杆的密度为s，长度为L，弹性模量为Es,纵向波松比为,流体的密度为L。（Kg/m3）（1）、由于有微元段的质量mx可见，5.5in钻杆在空气钻井中的悬挂时的总伸长度为：3049.752m。其方法可有计算式计算：z=s（Dw-L计算）-dDwdxLxd5所以，微元段的中力为：（2）、再由虎克定律知道L1：（3）、由静水压力作用引起的伸长良L2：671、钻柱遇阻卡原理造成钻柱产生压差卡钻的条件是：1）、井壁有泥并，2）、井内液柱压力大于地层流体孔隙压力。也就是说，卡点深度处的钻柱除

4、了受上述各种载荷外，还受压差作用于钻柱横向（径向）压力，大小与卡点深度、钻柱与井壁接触面积、井斜角等因素有关。二、钻柱卡点深度计算与解卡方法1）、由图（2-1）的几何关系可求得泥并厚度：=Rh-Rhm=（Dh-Dhm）/2—————（2-14）图（2-1a）给出了出现压差卡钻的原理示意图。由图可以推导出发生压压差卡钻的压差大小：方法如下：8（2-16d）或钻杆在井壁上的投影宽度w和钻柱发生卡钻的压差Ph（已知上提拉力时），由于：Sin=w/dp；Sin=w/Dhm；FT=FH=ApPh；Ap=Lpw—————

5、————（2-15）（2-16c）所以：19Lo油LmPpDHLhLFHPhFTLjboaRhmRha：钻柱发生卡钻公式推导示意图b：解卡受力计算示意图图2-1：发生压差卡钻和解卡受力示意图2、解卡方法与减少压差卡钻的措施1）、上提拉力的测量——具体的操作方法（1）、上提钻具，使上提拉力FT=Qm（卡前总悬重）+Q（=5吨）。并在方钻杆上沿转盘面做一记号；10卡点F11LpF212LL1F3123L卡点Lp卡点深度示意图或FT（T或N），L，Ap（cm，cm2）（2）、砸用Q=10-20（吨）的拉力上提，记下标记

6、2、3、。。。；（3）、由两次测量拉力差可确定上提力FT。2）、卡点深度计算方法（1）、由虎克定律111（2）、当考虑泥浆（液柱压力）密度的影响时；式中：FT——上提拉力，吨或牛；L——钻杆的绝对伸长量，mAp——钻杆的截面面积，cm2；qp——钻杆名义重量，kg/m；d——泥浆密度，kg/m33）、应用举例：（1）、某井用5（=9mm）的钻杆，井深在H=1800m处发生卡钻，钻具原总悬重Qm=57。3(T)，F1=67（T），F1=67（T），L=40.8cm。试求卡点深度Lp=?答案：Lp=1500m12显然与L=

7、22cm相比，L1L。说明上部钻杆未遇卡。（2）、某井在深H=2600，钻具在2500m处发生卡钻，卡钻后上提拉力FT=15(T)，L=22cm。试求卡点深度Lp=?；解卡所需要的泡油量Voil=？井内钻具组合为：133、需要计算下部钻杆伸长量，L2=？它包括：45和5.5英寸的钻杆。L2=L-L1=3.74、需要计算：L2=3.7cm究竟发生在45英寸钻杆上，还是发生在5.5英寸的钻杆上。所以：Lp2=k2L2=52.3cm由于Lp2（193m）井内4.5英寸钻杆的长度（1100m），所以，可以判断卡点发

8、生在45英寸钻杆上，14如果已知需要计算下部钻杆伸长量，Db0=0.298m，Dp0=0.168m，Dpi=0.146m，Ha1=400m，Ha2=500m，k0=1.2。答案为——泡油量：31.2m3其中：Ha1、Ha1——环空和钻杆内的泡油高度