单钟摆钻具组合受高钻压作用的力学特性分析
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5.2下部钻具组合下部钻具组合是指用于施加钻压的那部分钻柱的结构组成。
一般是由钻铤和扶正器组成。
通过调节扶正器的按放位置、距离和扶正器的数量,下部钻具组合可以是增斜组合、降斜组合及稳斜组合三种。
但是无论哪一种组合,其实质是施加钻压后,钻柱发生弯曲变形,在钻头上产生侧向力,由于侧向力的作用,使钻头合力方向不再与井眼轴线重合,造成井斜。
为了防止井斜,应当使钻柱组合在施加钻压后,产生的钻头侧向力为零,使钻头合力与井眼轴线重合。
5.3钻井参数组合钻井参数主要是钻压和转速。
在一定的钻柱组合时,通过调节钻压和转速,可改变钻头侧向力的大小和方向,从而改变井斜的大小和方向。
5.4钻头结构引起井斜牙轮钻头的移轴、复锥和超顶,都要引起钻头轴线偏离井眼中心线,产生侧向切削。
6井斜控制原理及方法控制井斜实质就是控制钻头造斜力,使其为降斜力。
要达到这个目的,地层造斜力是不可改变的,唯一可控制的是下部钻柱组合和钻井参数,通过改变下部组合和调节钻井参数可使钻头侧向力为降斜力,抵抗地层造斜力的作用强度,使井斜控制在一定范围内。
目前使用的钟摆钻具、塔式钻具、偏心钻铤等是以增大降斜力为目的的钻柱。
他们可以起在直井中防斜,在斜井中纠斜的作用。
刚性满眼钻柱、方钻铤、螺旋钻铤等是以强大的刚度反抗地层造斜的作用。
在直井中防斜,在斜井中稳斜,井斜了不能使用刚性满眼钻柱。
但是通过调节扶正器安放间距和钻井参数,刚性满眼钻柱也可以是增斜或降斜钻柱。
6.1、钟摆钻具这种钻具是在钻头的上方一定距离处,一般是18—27米左右按装一个扶正器。
当其发生井斜时,扶正起靠下井壁上,扶正器下面的钻柱重量在钻头上产生一个指向下井壁的力,这个力就是钟摆力,是降斜力,使井斜减少。
钟摆钻具使用关键是扶正器的安放距离,太大在扶正器下面产生新切点,钟摆失效;太小钟摆力也小,效果也不好。
另外,钻压不能太大,过大的钻压使钟摆失效。
是一种既能防斜又能纠斜的钻具。
在现场得到广泛使用。
钻柱⼒学钻柱⼒学是指应⽤数学、⼒学等基础理论和⽅法,结合实验以及井场资料等数据综合研究受井眼约束的钻柱的⼒学⾏为的⼯程科学。
开展钻柱⼒学研究, 对钻柱进⾏系统、全⾯、准确的⼒学分析,在井眼轨道设计与控制、钻柱强度校核、钻柱结构和钻井参数优化等都具有重要意义。
钻柱⼒学研究已经有五⼗多年的发展历史, 许多研究成果已经应⽤到⽣产实践并产⽣了巨⼤的经济效益, 但由于钻柱在充满流体的狭长井筒内处于⼗分复的受⼒、变形和运动状态,直到今天仍然⽆法做到对钻柱⼒学特性的准确描述和和精确的定计算。
近年来, 着⽋平衡井、深井、超深井、⽔平井、⼤斜度井和⼤位移井在油⽓勘探开发中所占的⽐重越来越⼤, 井眼轨道控制、钻具疲劳失效、钻井成本等问题逐年突出,对钻柱⼒研究提出了更⾼的要求。
与现代钻井技术发展相适应,钻柱⼒学必然朝着更贴近井眼。
实际⼯况、控制和计算精度更⾼的⽅向快速发展。
⽂中⾸先介绍钻柱⼒学问题的提出、研究⽬标、研究⽅法、钻柱的运动状态和钻柱动⼒学基本⽅程。
然后将钻柱⼒学分为钻柱⼒学和动⼒学2个部分;介绍钻柱拉⼒扭矩、钻柱的弹性稳定性、底部钻具组合受⼒、钻柱与涡动等⼏个主要⽅⾯,并对未来发展趋势做出初步的预测。
在20世纪20- 30年代, ⼈们就发现了井斜,同时发现井斜与钻柱的⼒学问题有Lubinski是钻柱⼒学的创始⼈。
1950年,他从定量分析直井中钻柱的屈曲问题⼊⼿, 开创了钻柱⼒学研究的新局⾯,该研究成果得到了公认。
(1)钻柱的运动状态; (2)钻柱的应⼒、应变和强度; (3)钻柱与井底、井壁和钻井液相互作⽤及效果。
这是钻柱⼒学研究的3个主要⽅⾯, 互相联系、互相影响、不可分开。
在钻柱⼒学长期发展中,经过不断的优化和⽐较,形成了⼏种⽐较典型的研究⽅法,即经典微分⽅程法、能量法、有限差分法、纵横弯曲连续梁法、有限元法和加权余量法。
经典微分⽅程法是钻柱⼒学中应⽤最早的研究⽅法。
该⽅法要求在满⾜经典材料⼒学的基本假设的前提下,建⽴钻柱线弹性的经典微分⽅程并求解。