弯外壳螺杆钻具组合在软弱地层中的造斜能力研究

论文摘要

进入21世纪,世界经济的发展虽然逐步放缓,但各个国家对于能源的“争夺”和开发却愈演愈烈,近几年,国内的油气需求量与日俱增,非常规油气资源如煤层气、页岩气、“可燃冰”等的勘探和开采技术也进入了攻坚阶段,在这些因素的推动下,我国的油气钻井新技术得到不断的发展和完善,带动了作为油气开采的主要设备和工具的井下动力钻具的更新和完善。目前,井下动力钻具已经被广泛应用于地质钻探、煤田和油气钻探领域。弯外壳螺杆钻具组合作为井底动力钻具的一种,与其他动力钻具相比,其造斜能力更强,并且具有结构简单、易于操作、钻速低扭矩大、过载能力强等特性,是目前国内的主流造斜工具之一,在定向井、水平井、侧钻井的施工中使用广泛。为了使弯外壳螺杆钻具组合更好地服务于常规油气钻井和非常规油气资源的钻探和开采当中,本文着眼于研究其在软弱地层中的造斜能力,为解决在软弱地层中的井眼轨迹控制提供造斜能力预测、钻具结构设计以及钻井工艺参数优化的方法和思路。本文在充分调研弯外壳螺杆钻具组合力学分析模型以及造斜趋势预测方法的基础上,对目前下部钻具组合的静力学分析方法和造斜率预测方法进行了简要的介绍。分别采用几何分析法和统计分析法对弯外壳螺杆钻具组合理论造斜能力的影响规律进行了研究,并对螺杆钻具的初步设计进行了讨论,得到了螺杆钻具各结构参数的初步设计方法、给出了设计实例。对造斜率的几何法计算模型进行修正,分别建立了主要考虑地层影响的几何造斜率修正模型和主要考虑已钻轨迹及钻井参数影响的几何造斜率修正模型,并分别得到了两种修正模型的造斜率预测公式并分析误差。最后,本文将弯外壳螺杆钻具组合的力学模型与统计法结合起来,通过力学分析,建立了单弯单稳螺杆钻具组合的三弯矩方程并求解,得到了钻头侧向力和钻头转角的公式,并结合各项参数,进行了力学敏感性分析。选取对造斜趋势影响最为显著的四个影响因素,采用正交回归分析,建立了单弯单稳螺杆钻具组合的造斜趋势预测模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 研究内容及流程图
• 第二章 弯外壳螺杆钻具造斜能力影响因素及规律研究
•   2.1 弯外壳螺杆钻具组合造斜能力影响因素
•   2.2 单弯单稳螺杆钻具组合造斜能力研究
•   2.3 单弯单稳螺杆钻具的初步设计
• 第三章 钻具组合几何造斜率预测模型的修正
•   3.1 工具几何造斜率的修正
•   3.2 工具几何造斜率的修正模型误差分析
• 第四章 单弯螺杆钻具组合力学分析
•   4.1 纵横弯曲法概述
•   4.2 基本假设
•   4.3 单弯单稳螺杆钻具组合力学模型的建立
•   4.4 单弯单稳螺杆钻具力学性能分析
• 第五章 导向钻进弯外壳螺杆钻具组合造斜趋势预测模型建立
•   5.1 回归分析模型简介
•   5.2 影响因素的选择
•   5.3 导向钻进弯外壳螺杆钻具造斜趋势模型求解
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李俊珏

导师: 张金昌

关键词: 软弱地层,弯外壳螺杆,造斜能力,回归分析

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,石油天然气工业,矿业工程

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P634.4;TE921.2

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000204

总页数: 81

文件大小: 5096K

下载量: 91