大位移钻井底部钻具组合设计及定向钻井特性分析

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大位移钻井技术是海上和滩海油田勘探开发最有效的手段,可以降低油田开发成本,具有显著的经济效益。针对冀东油田当前和今后钻井施工要面临的难题,开展大位移钻井的关键技术研究,重点是对大位移钻井裸眼延伸极限评估、摩阻/扭矩与套管磨损预测、底部钻具组合优化设计及定向钻井工艺和大位移钻井岩屑床形成机理及清除技术等方面进行研究,形成一套适用于南堡滩海中深层的大位移井的常规钻井配套技术。为冀东南堡油田的高效开发和现场施工提供可靠、有效的技术支持,同时也为类似油田的开发提供成熟、适用、高效的配套技术,以取得最佳的综合效益。底部钻具组合(简称:BHA)一般由钻头结构单元、钻铤结构单元及稳定器结构单元等组成,它们处在井眼里弯曲的三维空间内。钻井过程中对处在三维空间内的BHA进行分析研究的对象有钻压、扭矩、钻井液浮力、井壁支撑反力及承受自重等载荷等。在钻柱力学长期发展中先后产生了以下这些方法:经典微分方程法、有限差分法、能量法、纵横弯曲连续梁法、有限元法和加权余量法。这些方法都是经过研究者不断优化发展得道的。想要BHA这种多跨连续纵横的弯曲梁柱的受力和变形进行完全解析时需要考虑的影响因素非常繁多。我们可以说完全解析是不太现实的,因此使用半解析法和数值法求解BHA受力和变形问题是可行的。BHA的结构性能直接决定钻井过程中眼轨迹质量的优劣。无论是滑动钻进还是复合钻进,定向井中的BHA大多有造斜能力,其造斜率主要取决于BHA所产生侧向力的大小。为了研究问题的方便,利用所编的BHA计算程序,对钻具组合进行分析时采用控制变量的方法,通过控制其它变量不发生变化,研究侧向力随某个变量的变化规律,实现定向井井眼轨迹的精确控制。
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