工厂化钻井模式下的BHA侧向力理论分析与应用研究.pdf

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1、分类号TE21学号151010002密级全日制学术学位硕士学位论文题目工厂化钻井模式下的BHA侧向力理论分析与应用研究作者姓名张蒙指导教师姓名李琪职称学科(专业)名称油气井工程提交论文日期2018年5月16日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与

2、资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：__________日期：__________I中文摘要论文题目：工厂化钻井模式下的BHA

3、侧向力理论分析与应用研究专业：油气井工程硕士生：张蒙（签名）导师：李琪（签名）摘要―工厂化‖钻井模式，是以丛式水平井组的安全、快速、高效钻井为目标，采用一系列先进的标准化工艺和流程，利用相似的井眼设计和地层特性，实现高效低成本钻井的一种作业方式。由于长庆油田所处的鄂尔多斯盆地用地面积紧张，开发成本高，所以2015年，中石油长庆油田建立了在古生界石炭系本溪组优质砂岩段为主要目的层的首个―井工厂‖先导试验区，意在推广―工厂化‖钻井模式来降低开发成本，减少施工用地。该试验区部署了4个平台，每个平台集约式的部署了4口三维水平井，分别呈―工‖字型平行排列，宛若向四面伸展

4、的树根。新的钻井模式下对井眼轨迹的控制提出了更加精准的要求，因此，需要对现场常用的螺杆钻具组合受力分析从而找到侧向力的规律，以此作为优选钻具组合的标准。中石油长庆油田通过对工厂化先导试验区的下部钻具组合进行现场实施数据统计分析，给出了最常用的三套配型以后螺杆钻具的基本结构参数，并且想要通过对常用的螺杆钻具组合进行定量化的力学分析和评价，找出钻具组合侧向力的基本规律，以此作为优化钻具组合的标准。为此而专门立项，并委托我们承担此项目。因此本文研究的意义就是结合中石油长庆油田“工厂化”先导试验区的现场施工，针对该区块的三维丛式水平井组常用的下部钻具组合，通过对下部钻

5、具组合受力分析来研究该区块常用的三套螺杆钻具的侧向力的规律。本文为了研究工厂化钻井模式下的BHA受力大挠度变形所产生的侧向力，做了以下几点内容的研究：首先，利用大变形问题的静力学平衡理论和虚功原理对BHA大挠度变形做了受力分析，以此为基础建立了BHA单元切线刚度矩阵，通过求解刚度矩阵进一步建立了BHA侧向力的有限元分析模型。其次，通过MATLAB编程求解BHA有限元分析模型定量分析了BHA结构参数、钻压对侧向力的影响。对172、165、127mm螺杆钻具组合的钻具结构和钻进参数进行配置，通过对该模型的运行，分别求解了在不同井斜角、不同钻压条件下钻具组合的结构参

6、数对于侧向力的影响，并且对结果数据以图形方式直观展示，进而总结BHA侧向力的规律。最后，利用solidworks软件对BHA、钻遇地层建立实物模型。通过仿真实验研究II中文摘要侧向力，并利用仿真数据与理论计算的侧向力数据做对比，从而验证了建立的BHA分析模型对钻具组合侧向力分析的准确性。关键词：有限单元法BHA大挠度变形分析定量分析BHA侧向力侧向力规律论文类型：应用研究（本文得到中石油长庆油田油气工艺研究院资金的资助）III英文摘要Subject：TheoreticalanalysisandApplicationResearchofBHAlateralfor

7、ceinfactorydrillingmodeSpecialty:Oil&GasWellDrillingEngineeringName:ZhangMeng(signature)Instructor:LiQi(signature)ABSTRACTThe"factory"drillingmodel,whichaimsatthesafety,rapidandefficientdrillingofclusterhorizontalwells,adoptsaseriesofadvancedstandardizationprocessesandprocesses,andm

8、akesuseofsimilarwel