诸因素对钻头侧向力的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com石油钻采I艺1993年(第l5卷)第6期27诸因素对钻头侧向力的影响一、主馘(太庆石油学院1TE{l‘’摘要鞋响钻头侧向力的主喜因素，可以分为下部钻县组夸、钻井操作孛敷和井取几何孛敷三大麦。本文以下部钻具组合太、小捷度叔奈法分析为基础，务州讨论了这些因素对钻头州向力的影响规律。并培出了一些重要蛄论主题词井眼轨迹控制井鹿钻具组台钻井参数井眼井斜控制口、＼向力，拈识一作者简介李子丰，1962丰生。1983年毕韭童出庆石油攀院钻井专业，I986年_在馥院石油机械工程奄业蕨工学骷攀位，珀g2丰在石瀹大学1葭工学

2、博士学位。募为喑尔滨工亚太学航天工程与力学未博士岳研完人员·讲师．罔大干，1937年生．196o．年毕业干北京石油学院钻井专业，现任开发枣科_控。，丰教蠢，1961午生．1984丰毕业干大庆石油学院采油专业，现任开点皋讲师。、一井限的形成是钻头与地层相互作用的结果。在此过程中，钻头的恻舟办e包括增井斜力和增方位力)是影响井限轨迹的重要因素。影响钻头侧向力的因素主要为下部钻具组合、钻井操作参数和井限几何参数三大类。其中，下部钻具组合、钻井操作参数是可以人为控制的主观因素，B形成的井眼几何参数是客观存在，待珞哦豹并靡姒舞蕊测和控制的对象。为了科学地进行井

3、眼轨道预测和控制，有必要研究上述诸因素对钻头侧向力的影响规律。本文将分类讨论各主要因素对增井斜力和增方位力前影响规律，着重介绍导向钻具大、小挠度力学分析的研究结果。除特别声明外，文中用作算倒的钻具均为图1所示五种钻具组合，而且所有稳定器的外径均与钻头直径相同。⋯一I、l钻具组合为：钻头直径215．9ram，钻铤外径165mm，抗弯截面模量2310cr~'=，线重度1000N／m，单弯角一1．5。，双弯角一1。、一0．5。，第一弯角装置角0。I、1V、V钻具组合为：钻头直径215．9ram，钻铤外径158．75mm，钻铤内径57．15rnrn，线重度1

4、325N／m，稳定器居中。井径215．9ram，井斜角45。，曲率半径200m的造斜段钻压150kN。一下部钻具组合三维小挠度权余法分析·．．应用下部钻具三维小挠度权余法分析理论’嘲；鼬了计算软件，各种因素对井斜力和方位力的影响如下：维普资讯http://www.cqvip.com石油钻采I艺1993年(第l5卷)第6期O．89rn0lg~-0—1、晕兰—-l二_=．-————————●悖增斜钻具Il单弯导向怙具Y棹斜钻具，_●I，囤】下部钻具组合宪例。。一、下部钻具结构的影响0．1．_稳定器安放位置的影啊稳定器安放位置对钻具盼力学特性影响是很大的．

5、所谓的“钟摆作用、“杠杆作用和“满眼稳斜作用等，主要取决于德定器安放位置。圈2和图I3分别给出了近钻头稳定器和‘与其相邻豹稳定器安放位置与钻头村向力的关系曲线。计算表明，这两个稳定器的安艘位置对钻头fI3I向力影响很大当第一个稳定器距钻头足够远时，上述钻具都具有降斜作甩。当第一个稳定器距钻头较近时，在同一条件下，不同钻具产生不同的钻头侧向力，既使同一钻具，在不同条件下钻头侧向力也不同。。。增。增井／——、、—．．—一拌斜斜力／／——，～Jt—．_力‘kN)kN——■．。鲁：--位、———————●==：=力＼—～钻头至第一扶正器的距离rm)第一二拄正

6、器问距(ml囤2钻头御向与钻央至第闺s钻央懈向力与第二三一啦定器问距的关系鸯定器间距的关系钻具IV和V的增井斜力在图示整属疆两稳定器距1篝的增加而线性增加。单弯钻具I的增井斜力在两稳定器间距小于45m时，随着稳定器间距的增大而迅速增加，反之则略有降低。2导向钻具弯角碰置的影响寻向钻其弯角的位置是导向钻具重要的结构参数之一图4给出了两种导向钻具的第一弯角和近钻头稳定器的距离与钻头fj】I向力的关系曲线。随着第维普资讯http://www.cqvip.com车子丰等}诸因素对钻头侧向力的影响29一弯角到近钻头稳定器距离的增加，两种导向钻具的增井斜力都迅速

7、直线下降，而增方位力则缓慢线性增加。图5给出了反向双弯导向钻具两弯角间距与钻头侧向力的关系曲线．随着弯角间距的增加，钻具的增井斜力迅速直线增加，而增方位力刚以缓慢速度线性下降。增井斜力kN等oo2位O-O1o—．一0·010．0202557．510第一扶正嚣至第一弯角的距离(m第一．二弯角间距(m)囤{钻头州向力与第一毽定器困5钻头侧向力与导向帖至第一鸯角间距的关皋-R-．~孪角问距的关系3．导向钻具弯角太小的影响导向钻具弯角大小是导向钻具重要的结梅参数之一。图6给出了两种导向钻具韵钻头侧向力与第一弯角的关系曲线。导向钴具的增井斟力随第一弯角的增加而

8、迅速线性增加，而增方位力则随之缓慢线性减小。。。。图7给出了反向双弯导向锚具的钻头侧向力与其第二弯角的美系曲