资源描述：
《大斜度井作业管柱摩阻力学的模型_0》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、--------------------------------------------精品文档Word可编辑值得收藏------------------------------------------------大斜度井作业管柱摩阻力学的模型/h1摩阻分析对水平井施工具有重要的影响,尤其对于大斜度井而言,因其具有长水平段、大井斜角等特点,摩阻的预测和控制是成功地完成大斜度井修井的关键和难点所在。准确计算套管柱的轴向载荷,以便进行套管柱强度设计与校核。事实上,在整个钻进、完井及修井过程中,管柱的摩阻研究都很重要,它对井眼设计,
2、包括钻井设备选择、轨道形式与参数、钻柱设计、管柱下入,施工过程中轨道控制和井下作业等阶段都具有指导意义。在水平井及大斜度井中,由于管柱自重及井眼弯曲等多种因素的作用,导致了较大的摩阻力。管柱的摩阻计算虽是整个磨铣打捞管柱力学分析的一小部分,但提高其摩阻计算精度仍是完成井下作业修井工作的一个重点,这主要是因为:①精确计算出摩阻,可以预侧套管柱下入的难度,以便选择合理套管柱组合和正确的下入方法,或考虑是否需采用特殊工具;②能够准确计算套管柱的轴向载荷,以便进行套管柱强度设计与校核。1.大斜度井三维摩阻扭矩模型7----------
3、------------------------------------------精品文档值得收藏-------------------------------------------------------------------------------------------------------精品文档Word可编辑值得收藏------------------------------------------------国内外学者对摩阻扭矩进行了大量的研究工作,分别建立了软绳模型和刚杆模型。两种模型各有自己的优点和适用
4、范围,软绳模型忽略了钻柱刚度及稳定器的影响,在曲率不大的光滑井眼条件下,用来计算由刚度较小的常规钻杆组成的钻柱段的摩阻扭矩能够给出足够的精度。因此,现在有的商业软件仍在采用,但应用在井眼曲率变化较大或钻柱刚性较大的单元,会产生明显的误差;刚杆模型在曲率较大的井眼或由刚度较大的加重钻杆组成的钻柱段条件下,其计算结果具有更高的精度,但用于曲率较小刚度较小的平滑井眼中,计算结果收敛困难,对测点数据敏感,解的稳定性较差。1.1大斜度井三维摩阻扭矩分析刚杆模型建立如图1所示的坐标系。N轴、E轴、H轴分别指向地理北向、地理东向、重力方向,
5、它们相互垂直,组成固定坐标系。、、分别是井眼轴线的切线方向、主法线方向、副法线方向的单位矢量,它们相互垂直,组成自然坐标系。图1三维摩阻分析的坐标系图在钻柱上取一单元段ds,通过力学分析,可得下面方程组:力学模型力学模型7----------------------------------------------------精品文档值得收藏-----------------------------------------------------------------------------------------------
6、--------精品文档Word可编辑值得收藏------------------------------------------------大斜度井摩阻其中:大斜度井大斜度井作业管柱摩阻力学模型摩阻式中:T为轴向拉力;为弯矩;为扭矩;EI为抗弯刚度;q为钻柱单位长度有效重量;力学模型分别为管柱在井眼内的轴向和周向摩阻系数;为管柱外径;N为钻柱单位长度所受的横向支承力;分别为钻柱变形线的曲率和挠率。将由方程(1)~(4)组成的微分方程组进行有限差分变换,考虑钻柱不同工作状态下的边界条件,可以应用数值方法对所得到的方程组求解。从
7、而可以得到钻柱的轴力及横向支撑力沿钻柱长度的分布规律,进而可以求得地面大钩拉力及转盘扭矩。1.2大斜度井三维摩阻扭矩分析软绳模型如果钻柱刚度较小,井眼不出现严重狗腿度,则井眼曲率和管柱刚度对其受力的影响较小,在分析计算中采用软绳模型将会得到精度足够的解,这时,式(1)~(4)变为:力学模型7----------------------------------------------------精品文档值得收藏------------------------------------------------------------
8、-------------------------------------------精品文档Word可编辑值得收藏------------------------------------------------力学模型摩阻大斜度井作业管柱摩阻力学模型应用同样的方法可以算出采
